<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX AVIONS.
L'invention concerne des perfectionnements aux avions, dans lesquels le vent des moyens de propulsion est utilisé Pour augmenter la pprtance fournie par l'aile principale ou les ailes.
On a déjà fait différentes propositions de ce genre, dont quelques unes sont résumées dans le brevet anglais n 400,735 qui décrit aussi une disposition dans laquelle la totalité de 1¯'aile principale qui est munie, sur son envergure, du dispositif pour augmenter la portance, est essentiellement immergée dans le vent de l'hélice, l'axe ou les axes des hélices étant disposés sous une inclinaison vers l'avant et vers le bas par rapport à la corde de la section principale de l'aile.
Une telle disposition permet d'obtenir une portance sensiblement augmentée de l'aile, en procurant en même temps une très faible vitesse de vol minimum. Toutefois, la condition que ,l'aile entière doit être essentiellement immergée dans le vent
<Desc/Clms Page number 2>
de l'hélice impose des limitations sévères pour la construction, notamment en ce qui concerne la forme et les dimensions de l'aile.
Quoique, généralement parlant, pour une avance donnée par tour, la propulsion par cheval soit d'autant plus grande que le diamètre de l'hélice est plus petit, il y a souvent des raisons pratiques limitant le nombre des hélices, parmi lesquelles une puissance totale donnée peut être répartie. On peut, par exemple, non seulement présenter des.objections à une multiplication excessive des groupes propulseurs, mais en général, le rapport puissancepoids des types plus petits du groupe propulseur est plus faible que celui des types plus grands et, en outre, le choix du constructeur en ce qui concerne la disposition du groupe propulseur est limité par le nombre de types appropriés de moteurs.
Les restrictions pratiaues au point de vue nombre (et diamètre) des hélices qui peuvent être utilisées provoquent une limitation de l'envergure de l'aile, si la totalité de l'aile doit être immergée dans le vent de l'hélice, et si on tient compte de toutes les considérations nécessaires, l'envergure ainsi limitée pourrait bien être plus petite que l'envergure optimum. Ceci peut être notamment le cas lorsque l'avion doit avoir un plafond élevé ou la meilleure vitesse de montée possible, pour laquelle un grand allongement est avantageux.
La présente invention concerne des avions dans lesquels une grande partie, mais pas la totalité de l'aile principale ou des ailes, est immergée dans 10 vent de l'hélice.
Dans un tel avion, il est désirable, pour bénéficier au maximum du vent de l'hélice, que la partie de l'aile immergée dans le dit vent de l'hélice puisse être amenée à un tel angle d'incidencc relatif au courant d'air local que le coefficient de portance soit un maximum, sans mettre dans la position de perte de vitesse la partie de l'aile se trouvant en dehors de l'influence du vent de l'hélice, et étant donné que cette dernière partie est située en général aux extrémités de l'aile, il est préférable que, avec @
<Desc/Clms Page number 3>
une incidenoe croissante de l'avion entier, une marge raisonnable existe entre l'attaque de la position de perte de vitesse sur la partie de l'aile immergée dans le vent de l'hélice et sur le reste de l'aile, pour assurer un contrôle latéral efficace à la plus faible vitesse de vol.
D'autre part, il est également désirable que, lorsque la partie de l'aile immergée dans le vent de l'hélice développe son coefficient de portance maximum, le reste de l'aile développe aussi un coefficient de portance aussi grand que cela est compa tible avec un contrôle adéquat.
En outre, si l'avion marche à sa vitesse maximum ou presque à cette vitesse, il est peu souhaitable, pour des considérations concernant à la fois le rendement aérodynamique et des raisons de statique et de commande, que les extré- mités de l'aile fonctionnent à une incidence négative sensibleo
On a trouvé que la possibilité de satisfaire à ces conditions dépend des caractéristiques des parties de l'aile se trouvant dans la zone du vent de l'hélice et en dehors de celle-ci, telles que modifiées par des dispositifs d'augmentation de portance, et de la disposition angulaire de l'axe ou des axes des hélices par rapport à l'aile.
Suivant l'invention, dans un avion du genre décrit, l'axe ou les axes des hélices de traction (dont le vent est utilisé pour augmenter la portance de l'aile) sont inclinés vers le bas et vers l'avant par rapport à l'aile (ou par rapport aux ailes) sous un angle dont la valeur minimum admissible est l'angle d'incidence critique de la partie de l'aile immergée dans le vent de l'hélice, moins le quotient de l'excès de l'angle critique moyen du reste de l'aile sur celui de la partie immergée dans le vent de l'hélice par le rapport de recul moyen des hélices de traction à la plus faible vitesse d'avancement de l'avion, tous ces angles étant mesurés à partir d'un plan déterminé dans l'aile et leur valeur étant celle qu'on obtient lorsque tous les dispositifs d'augmentation de portance, s'il en existe, sont entière- ment actifs.
<Desc/Clms Page number 4>
Le rapport de recul est le rapport de l'augmentation de la vitesse dans le courant de l'hélice à la vitesse d'avancement de l'avion.
Des dispositifs d'augmentation de portance sont prévus de préférence aussi bien aux parties de l'aile immergées dans le vent de l'hélice qu'au reste de l'aile, mais leurs caractéristiques peuvent être différentes de telle manière qu'elles diminuent la valeur minimum de l'inclinaison angulaire des axes des hélices précitée,
N'importe quel genre des types connus de dispositifs d'augmen- tation de portance, tels que volets au bord de fuite de l'aile ou des ailes auxiliaires et des fentes dans le bord d'attaque, peut être utilisé, ou une combinaison de ceux-ci, comme il sera montré ci-après.
Lorsque les dispositifs d'augmentation de portance précités ne sont pas actifs, l'angle d'incidence efficace de l'aile est, de préférence, essentiellement constant sur son envergure, c'est- à-dire qu'on ne donne pas des incidences sensiblement différentes aux parties à l'intérieur et à l'extérieur du vent de l'hélice; toutefois, une certaine valeur de gauchissement vers le haut ou vers le bas, ne dépassant pas la valeur habituelle pour des avions ordinaires, est naturellement admissible.
L'effet de dissymétrie entre les caractéristiques aéro-dynami- ques des parties de l'aile en dedans ou en dehors du vent de 1'hé- lice est déterminé par l'inclinaison de l'axe de l'hélice par rapport à la corde d'aile. Pour n'importe quelle position, l'axe de l'hélice est parallèle à la ligne de vol seulement pour une position de l'avion, et pour toutes les autres positions, l'axe de l'hélice est incliné par rapport à la ligne de vol contre laquelle le vent de l'hélice est par conséquent décalé.
Ce décalage est le plus prononcé à la vitesse de vol minimum, lorsque la vitesse additive dans le vent de l'hélice est comparable à la vitesse de vol et peut même être considérablement plus grande que celle-ci, et si, dans ces conditions, l'axe de l'hélice est incliné
1
<Desc/Clms Page number 5>
vers le haut et vers l'avant par rapport à la ligne de vol, le vent de l'hélice est décalé vers le bas d'un angle qui est comparable à l'angle compris entre l'axe de l'hélice et la ligne de vol et peut même être plus de la moitié de celui-ci. Ce décalage du vent de l'hélice diminue d'une grandeur correspondante l'angle d'incidence de la partie de l'aile immergée dans le vent de l'hélice.
Il s'ensuit que plus la dissymétrie aérodynamique des parties en question de l'aile est grande dans le sens d'un angle d'incidence critique plus grand de la partie en dehors du vent de l'hélice, plus l'inclinaison de l'axe de l'hélice vers le haut et vers l'avant par rapport à la ligne de vol peut être grande.
D'autre part, étant donné que l'augmentation de l'inclinaison de l'axe de l'hélice par rapport à la ligne de vol accroît son inclinaison (vers le haut et vers l'avant) par rapport au vent de l'hélice (décalé) (mais dans un degré moindre), plus l'inclinaison vers le haut et vers l'avant de l'axe de l'hélice par rapport à la ligne de vol est grande, plus son inclinaison vers le bas et vers l'avant par rapport à la corde ou par rapport à une autre ligne déterminée de la partie de l'aile immergée dans le vent de l'hélice sera faible, cette partie se trouvant, - dans les conditions considérées,- dans la position de l'angle d'incidence critique par rapport au vent de l'hélice décalé, ou approximativement dans cette position.
Toutefois, une inclinaison excessive vers le bas et vers. l'avant de l'axe de l'hélice par rapport à la corde d'aile est indésirable. C'est pourquoi la valeur de limite pratique inférieure de cette inclinaison est donnée par la condition que les deux parties de l'aile se trouvent simultanément dans la position de l'angle d'incidence critique. Pour permettre à la partie en dehors du vent de l'hélice de se trouver essentiellement dans une position en dehors de l'angle d'incidence critique lorsque la partie immergée dans le vent de l'hélice se trouve juste dans la position de l'angle d'incidence critique, l'axe de l'hélice doit être incliné vers le bas et vers l'avant par rapport à l'aile
<Desc/Clms Page number 6>
d'un angle supérieur à cette valeur limite.
En supposant que l'avion ait une aile de base "uniforme", c'est-à-dire une aile ayant une section de base constante et une incidence constante de l'haubanage sur toute l'envergure mais pas nécessairement avec une corde constante, on peut démontrer que la condition que la partie en dehors du vent de l'hélice est essen- tiellement dans une position en dehors de l'angle d'incidence critique, lorsque la partie immergée dans le vent de l'hélice est juste dans la position de l'angle d'incidence critique, exige une inclinaison vers le bas et vers l'avant de l'axe de l'hélice par rapport à la ligne de la portance nulle de l'aile de base dépas- sant une valeur limite qui sera appelée, pour plus de commodité, "angle d'hélice limite" dont la valeur sera appelée "angle d'hé- limite lice de base" lorsqu'il n'y a pas de dispositif d'augmentation de portance actif.
L'influence relative des dispositifs d'augmentation de portan- ce en dedans ou en dehors du vent de l'hélice sur l'angle calice limite ne dépend pas sensiblement des proportions des surfaces ou de l'envergure des parties de l'aile en dehors ou en dedans du vent de l'hélice, pourvu que ces dispositifs d'augmentation de portance soient essentiellement de même étendue que les parties de l'aile avec lesquelles ils coopèrent.
L'explication de la description suivante qui se rapporte au dessin ci-annexé démontrera la valeur de "l'angle d'hélice limite de base" et le montant duquel elle peut être diminuée par des dispositifs d'augmentation de portance, et permettra une meilleure compréhension de l'invention.
Dans ce dessin:
Figs. 1 à 3 sont des vues schématiques de la section d'une aile possédant des dispositifs d'augmentation de portance. Ces dispositifs sont inactifs à la figure 1 et actifs aux figures 2 et 3 qui représentent respectivement des parties de l'aile à l'intérieur ou à l'extérieur de la zone d'influence du vent de l'héliceo -.-- @
<Desc/Clms Page number 7>
Figs. 4 à 9 représentent deux modes de réalisation de l'invention, fig. 4 étant une vue en plan d'un mode de réalisation, fige.5 et 6 étant des vues en coupe prises suivant les lignes respectives 5-5 et 6-6 de la fig.4. Fig.7 est une vue en plan d' un autre mode de réalisation. Figs. 8 et 9 sont des coupes prises suivant les lignes respectivement 8-8 et 9-9 de la fig.7.
En référence aux figs. 1 à 3 du dessin ci-annexé, ces figures montrent schématiquement la vue en coupe d'une aile et la position de l'axe (ou des axes) d'une hélice ou des hélices de traction; les parties de l'aile à l'intérieur ou à l'extérieur des zones d'influence du vent de l'hélice sont pourvues de dispositifs d'augmentation de portance ayant des caractéristiques différentes; ces dispositifs eux-mêmes et leurs effets sur les, caractéristiques de l'aile sont schématiquement indiqués aux figs. 2 et 3 la fig.1 représentant la condition où les dits dispositifs sont inactifs.
Dans la fig.l, la projection du plan de corde ou d'une autre ligne déterminée d'une façon appropriée sur l'aile A est représentée par N0, la ligne TO est parallèle à l'axe de l'hélice ou coïncide avec celle-ci et la direction du vent relatif est représentée (par une fléche) par la ligne WO.
Pour le vol. à. grande vitesse et pour le vol de croisière, la déviation du vent de l'hélice due à l'inclinaison de l'axe de traction TO par rapport à la direction du vent relatif WO est négligeable, étant donné que le rapport de recul est faible; c'est pourquoi l'angle d'incidence, mesuré par rapport au plan N0, est essentiellement le même pour les parties de l'aile en dedans et en dehors de la zone d'influence du vent de l'hélice et est représentée par WON et désigné par Ó
La fig.2 concerne la partie de l'aile se trouvant dans la zone d'influence du vent de l'hélice et les dispositifs d'augmentation de portance L1 et Fsont actifs.
Pour un grand angle d'incidence et une petite vitesse d'avancement, la déviation du vent de l'hélice due à l'inclinaison de l'axe de traction par rapport au vent relatif et le grand rapport de recul donnent lieu à une
<Desc/Clms Page number 8>
déviation du vent relatif local qui est représentée par W10, faisant un angle ss avec la direction du vent général WO (par rapport à laquelle l'axe de traction est incliné d'un angle 8 ) de telle façon que l'angle d'incidence Ó1 est représenté par l'angle W10N
La fig.3 montre la partie de l'aile en dehors du vent de l'hélice, les dispositifs d'augmentation de portance L2,F2 étant actifs;
pour cette partie de l'aile, le vent relatif local coïncide avec la direction de vent général WO, l'angle d'inciden- ce étant représenté par 1;'angel WOn "L'angle d'hélice",
2 est l'angle compris entre l'axe de traction TO et la ligne déter- minée NO et est marqué d'une façon correspondante sur les figs. 2 et 30
La déviation du vent de l'hélice dépend du rapport de recul, et son calcul exact pour n'importe quelle condition donnée, présente quelques difficultés.
Une relation approximative entre les angles 0 et ss peut pourtant être établie en utilisant les termes pour la vitesse d'avancement de l'avion V et l'augmenta- tion de vitesse dans le vent de l'hélice v (à une distance derriè- re le disque balayé par l'hélice correspondant à la position du centre de pression de l'aile); cette relation est #-ss=@v/
Il résulte des fige. 2 et 3 que : @-3 =Ó1- (2) d=Ó2 et en substituant la partie gauche de l'équation (1) à la partie gauche de l'équation (2), on obtient : # =(Ó1- d) (1+v0 (4) V et en substituant encore l'équation (4) dans l'équation (3), on obtient:
(Ó1-D) (1 + v ) +D=Ó (5)
V 2
Si les valeurs de Ó 1 et de)(2 pour l'angle d'incidence critique (respectivement pour chaque partie de l'aile) sont Ó12 et 23
<Desc/Clms Page number 9>
la condition, que la partie de l'aile en dehors du vent de l'hélice a une position en dehors de l'angle d'incidence critique lorsque le reste de l'aile a juste la position de l'angle d'incidence critique, peut être exprimée suivant l'équation 5 comme suit:
EMI9.1
(1 ... ) tX le ... . ; <ex 26 d=x12 v Cette inégalité montre que la valeur limite inférieure de "l'angle
EMI9.2
d'hélice" v , est :
1 0( ls .....::L ( x 2s "' xls ) v
Si l'effet des dispositifs d'augmentation de portance est constant sur l'aile entière ou si les dispositifs d'augmentation -de portance sont entièrement inactifs, la valeur-limite de est la ; oette valeur de)) lim. a été appelée "l'angle d'hélice limite de base". On verra que l'angle d'hélice limite de base est égal à l'angle d'incidence critique de l'aile entière. La diminu- tion de l'angle d'hélice limite par rapport à la valeur de base par l'utilisation de dispositifs d'augmentation de portance de caractéristiques différentes est par conséquent: v/v $Ó28=Ó12)
D'autres modes de réalisation de l'invention sont repré- sentés sur les figs. 4 9, comme expliqué ci-dessus.
Les vues en plan (figs. 4 et 7) montrent les ailes principales A, le corps B et les hélices de traction P,P' d'un monoplan bimoteur, les autres parties de l'avion étant supprimées pour plus de clarté. Dans la première disposition, Figs. 4,5 et 6, les ailes principales A sont pourvues de volets disposés au bord de fuite de l'àile F1 s'éten- dant essentiellement sur la même longueur que les parties des ailes immergées dans ou influencées par le vent des hélices P,P'.
"L'angle d'hélice" est indiqué à la fig. 5 qui montre aussi le volet F1 baissé. Dans cette disposition, la partie de l'aile en dehors de la zone d'influence du vent de l'hélice n'a pas de dis- positifs d'augmentation de portance; c'est pourquoi l'angle d'in- cidence critique de cette partie de l'aile n'est pas modifié.
Les caractéristiques de la plupart des types usuels de volets disposés
<Desc/Clms Page number 10>
a.u bord de fuite de l'aile sont telles que l'angle d'incidence critique n'est pas sensiblement modifié, et si c'est le cas, l'angle limite de )) n'est pas sensiblement différent de l'angle d'incidence critique de l'aile non modifiée, mais si un volet diminuant l'angle d'incidence critique (tout en augmentant le coefficient de portance) est utilisé, il est évident qu'on peut donner à l'angle de l'hélice une valeur qui est de (1 +v ) (Ó-Ó18) v plus petite que la valeur "de base" où Ós est l'angle d'incidence critique de l'aile non modifiée.
Dans la disposition des figs. 7 à 9, les parties des ailes A influencées par le vent des hélices P,P' sont pourvues de volets disposés au bord de fuite de l'aile F2 et les parties des ailes en dehors du vent de l'hélice portent des volets disposés au bord de fuite des ailes F2 et des fentes dans le bord d'atta- que formant des ailes secondaires L. Dans ce cas, les angles d'incidence critiques des deux parties de l'aile peuvent être modifiés et on peut donner à l'angle de l'hélice une valeur plus petite, d'un montant donné par l'expression (7) ci-dessus, que la valeur limite de base qui est égale à (Ó2 ).
Il est possible que les dispositifs d'augmentation de portance aient de telles caractéristiques que la diminution admissible de l'angle d'hélice limite soit supérieure à l'angle d'hélice limite de base. Dans ce cas, l'axe de l'hélice peut être incliné vers le haut et vers l'avant par rapport à la ligne de corde de l'aile non modifiée, mais même dans des cas extrêmes, l'axe de l'hélice dans la position limite (telle que déterminée théoriquement par la méthode ci-dessus) ne se trouve pas en général au-dessus et en avant de la ligne de la portance nulle de la partie de l'aile immergée dans le vent de l'hélice lorsque le dispositif d'augmentation de portance est actif, d'autant plus que, pour un vol à vitesse très basse,- ce qui est visé plus particulièrement par l'invention,- le terme (1 +V)
tend néces- v sairement à avoir une faible valeur, et en tout cas, une telle disposition extrême n'est pas prise en considération étant donné
<Desc/Clms Page number 11>
qu'elle est désavantageuse pour,de nombreuses raisons, telles que la marche en croisière et à pleins gaz, la position du corps de l'avion par rapport à la ligne de vol à la vitesse minimum et le maintien d'un courant adéquat sur la surface de l'empennage.