Dispositif permettant de régler la man#uvrabilité et la stabilité d'un aérodyne supersonique pourvu d'une surface portante fixe On sait que les caractéristiques de stabilité et de man#uvrabilité d'un aérodyne subissent de profondes perturbations lorsque la gamme de vitesses s'étend du subsonique au superso nique.
Ces perturbations sont dues principalement au déplacement du<B> </B> foyer<B> </B> de l'aérodyne par rapport<B>à</B> son centre de gravité.
On rappellera que les lignes d'action des forces de sustentation forment l'enveloppe d'une parabole dont le<B> </B> foyer<B> </B> est le point autour duquel le moment est constant.
<B>Il</B> se trouve que, lorsque la vitesse aug mente en passant du subsonique au supersoni que, le foyer recule d'une quantité qui dépend des formes et surfaces de l'aérodyne, mais qui est toujours importante.<B>Il</B> en résulte que les braquages de gouvernes qui étaient suffisants pour assurer les manceuvres de l'aérodyne aux vitesses subsoniques ne le sont plus lorsque ces vitesses deviennent supersoniques, ou tout au moins que la gamme d'évolution qu'ils permettent devient très limitée.
L'utilisation de telles gouvernes conduirait <B>à</B> les surdimensionner ce qui n'irait pas sans de graves inconvénients au point de vue du poids, de la rigidité des structures et de la puis sance des servomécanismes destinés<B>à</B> action ner ces gouvernes. Différentes solutions ont<B>déjà</B> été propo sées pour pallier ces inconvénients, entre au tres le déplacement en vol du centre de gravité de l'aérodyne ou encore la variation de la<B>flè-</B> che ou de la surface de la voilure.
Toutes ces solutions présentent l'inconvé nient d!une réalisation difficile peu compati ble avec le poids minimum recherché sur un aérodyne.
La présente invention a pour objet un dis positif permettant de régler la man#uvrabilité et la stabilité d'un aérodyne supersonique pour vu d'une surface portante fixe.
Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux surfaces portantes auxiliaires mobiles, disposées symétriquement par rapport au plan médian longitudinal de Paérodyne, lesdites surfaces étant placées en avant de la surface portante fixe de l'aéro- dyne et étant susceptible d'être déployées hors du fuselage de l'aérodyne, et des moyens de commande pour déployer lesdites surfaces auxiliaires de façon que la projection, sur le plan<B>de</B> la voilure,<B>de</B> la surface placée dans le courant d'air soit variable et que tout recul du foyer de Paérodyne puisse ainsi être com pensé en vol supersonique.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exem ple, quelques formes d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. <B>1</B> est une vue en plan représentant deux surfaces mobiles triangulaires en<B>posi-</B> tion déployée, ces surfaces étant susceptibles d'être escamotées<B>à</B> l'intérieur d'un fuselage<B>'</B> par pivotement autour de deux axes perpen diculaires au plan de la voilure. La fig. 2 est une vue en plan représentant deux surfaces mobiles en forme de trapèze en position déployée, ces surfaces étant suscep tibles d'être escamotées par translation<B>à</B> l'inté rieur d'un carénage disposé<B>à</B> l'intérieur d'une entrée d'air d'un réacteur.
La fig. <B>3</B> est une vue en plan d'un engin supersonique comportant deux surfaces auxi liaires triangulaires pivotant autour de deux axes perpendiculaires au plan de la voilure fixe.
Les fig. 4 et<B>5</B> sont des vues en plan de la partie avant de l'engin montrant la disposition des surfaces mobiles et leur mécanisme de commande, respectivement, en position d'ef facement et en position de fonctionnement. La fig. <B>6</B> est une vue en plan de la partie avant d'un engin téléguidé destiné<B>à</B> voler <B>à</B> des altitudes très différentes. La fig. <B>7</B> représente une vue en élévation latérale d'un avion supersonique dans lequel la sortie des surfaces mobiles est commandée par un pilote automatique.
Les fig. <B>8</B> et<B>9,</B> sont des vues de détail mon trant la réalisation des surfaces mobiles et de leur commande suivant une vue en élévation latérale, et une vue en plan. La fig. <B>10</B> est une vue en coupe faite sui vant la ligne X-X de la fig. <B>8.</B> La fig. <B>11</B> est une vue<B>de</B> détail<B>à</B> plus grande échelle représentant le chemin de rou lement d'une des surfaces portantes auxiliaires mobiles.
La fig. <B>1</B> représente en plan deux surfaces portantes auxiliaires mobiles triangulaires la et<B>lb</B> en position déployée, disposées symétri- quement par rapport au plan médian longitu dinal de l'aérodyne, ces surfaces étant suscep tibles d'être escamotées<B>à</B> l'intérieur d'un fu selage 2 par pivotement autour de deux axes 3a et<B>3b</B> perpendiculaires au plan de la voi lure principale, pour venir occuper les positions représentées en pointillé, de façon que la pro jection, sur le plan de la voilure, de la surface placée dans le courant d'air soit variable.
La fig. 2 montre deux surfaces<B>1</B><I>a</I> et<B>1<I>b</I></B> en forme de trapèze présentant une forte<B>flè-</B> che vers l'arrière, l'escamotage des surfaces se faisant par translation de ces dernières dans leur plan pour venir occuper les positions re présentées en pointillé,<B>à</B> l'intérieur d'un caré nage 4 lui-même disposé<B>à</B> l'intérieur d'une entrée d'air<B>5</B> d'un réacteur.
L'engin supersonique représenté<B>à</B> la fig. <B>3</B> montre la disposition des surfaces mobiles la et<B><I>lb</I></B> sur la pointe antérieure de son fuselage 2, en avant de la surface portante fixe 2a.
Cet engin est destiné<B>à</B> être lancé avec une très forte accélération qui l'amène<B>à</B> une vi tesse supersonique, cette vitesse étant ensuite maintenue approximativement constante grâce <B>à</B> un propulseur de croisière non représenté.
La première phase du mouvement de l'en gin est extrêmement courte et le guidage n'a pratiquement pas le temps d'intervenir.<B>Il</B> suf fit alors<B>à</B> l'engin d'être stable sur sa trajec toire, même quand sa vitesse est subsonique, ce qui correspond<B>à</B> un centrage avancé.
Dans la deuxième phase, le foyer de l'en gin recule, ce qui a pour effet d'augmenter sa stabilité dans des proportions qui risqueraient de le rendre impilotable étant donné la faible puissance dont disposent les gouvernes. Cette position reculée du foyer peut être estimée au cours d'essais préliminaires (soufflerie, essais en vol, etc.).
La sortie des surfaces mobiles la<I>et<B>lb,</B></I> grâce<B>à</B> la variation de la surface placée dans le courant d,air, donne au foyer de l'engin en question, durant la deuxième phase. du mouve ment, une position compatible avec les néces sités du guidage et la puissance des gouvernes.
La fig. 4 montre la disposition de l'ensem ble durant la phase d'accélération tandis que la fig. <B>5</B> montre la disposition du même ensem ble durant la deuxième phase, après déver rouillage automatique des surfaces mobiles <I>la et<B>lb.</B></I>
Ces dernières sont montées de façon<B>à</B> pouvoir passer de la position escamotée (fig. 4)<B>à</B> la position sortie (fig. <B>5)</B> par pivotement autour des axes 3a et<B>3b</B> et coulissement d'er gots 7a et<B>7<I>b</I> à</B> l'intérieur de glissières 8a et <B>8b</B> sous l'action d'un ressort de commande<B>9.</B>
Durant la première phase du mouvement, les surfaces mobiles la<I>et</I><B>lb</B> sont maintenues en position escamotée contre l'action du res sort<B>9,</B> au moyen d!un dispositif de verrouilla ge<B>10.</B> L'ouverture de ce dernier dispositif est commandée automatiquement<B>à</B> la fin de la première phase par l'intermédiaire d'un mach mètre<B>11</B> commandé par un pitot double 12, qui l'actionne au moyen d'un relais<B>13</B> et d'une batterie 14.
Dans le cas d'un engin qui atteint rapide ment un nombre de Mach élevé sous une forte accélération, le machmètre<B>1.1</B> peut être rem placé par un dispositif mécanique lié au fonc tionnement du propulseur de croisière ou par tout autre dispositif permettant de libérer auto matiquement le dispositif de verrouillage<B>10</B> lorsque la vitesse est suffisamment élevée.
Dans le cas d'une sortie non automatique des surfaces mobiles, le déverrouillage peut avantageusement être provoqué par un ordre passé par télécommande.
La fig. <B>6</B> représente le dispositif appliqué <B>à</B> un engin téléguidé destiné<B>à</B> voler<B>à</B> des al titudes très différentes et dont la pointe anté rieure<B>du</B> fuselage 2 a seule été représentée. Dans ce cas, le guidage se fait en donnant des ordres unités aux gouvernes placées dans le vent relatif. La position du foyer restant cons tante, la réponse de l'engin<B>à</B> un ordre unité va rie avec la pression dynamique, donc avec l'altitude, ce qui est un inconvénient pour le guidage.
Dans ce cas, la sortie des surfaces mobiles <I>la et</I><B>lb</B> est liée<B>à</B> la pression dynamique de façon<B>à</B> rendre la distance du foyer au centre de gravité proportionnelle<B>à</B> cette pression, la réponse aux ordres de guidage restant ainsi approximativement constante.
La disposition des surfaces mobiles la et <B>lb</B> reste la même que dans le cas envisagé sur les fig. 4 et<B>5.</B> Par contre, la sortie desdites surfaces est commandée par une capsule élas tique de forte section<B>15</B> qui est branchée sur une prise de pression totale<B>16,</B> et est solidaire d'une tige<B>17</B> qui transmet son action aux sur faces la et<B>lb</B> par l'intermédiaire de deux biel les l8a et l8b et deux guignols 20<I>a</I> et<B>20b</B> articulés en 2la et<B>21b.</B>
Le même résultat pourrait être obtenu en remplaçant raction directe de la capsule<B>15</B> par un relais ou plusieurs relais successifs de puissance hydraulique ou électrique mise en jeu par une capsule détectrice.
Les fig. <B>7, 8, 9, 10</B> et<B>11</B> représentent l'ap plication du dispositif<B>à</B> un avion supersoni que dont le fuselage est désigné par la réfé rence 2.
La fig. <B>7</B> est une vue en élévation latérale d'un tel avion dans lequel la sortie des surfaces mobiles la<I>et</I><B>lb</B> est commandée par un pilote automatique 22, qui reçoit les indications des différents instruments mesurant les paramètres liés<B>à</B> la stabilité longitudinale, tels que par exemple un accéléromètre normal<B>23,</B> un<B>gy-</B> romètre 24, un horizon-mère <B>25</B> constitué par un gyroscope libre, un pitot double<B>26</B> don nant les pressions totale et statique et un po tentiomètre<B>27</B> donnant le débattement de la gouverne de profondeur<B>28.</B> Dans ce cas, le pilote conserve les mêmes sensations de pilo tage quels que soient les déplacements du foyer de l'avion.
La fig. <B>8</B> représente la surface mobile<B>lb</B> avec son axe d'articulation<B>3b</B> lié<B>à</B> la structure résistante du fuselage 2. Un chemin de roule ment<B>32</B> (voir fig. <B>11),</B> sur lequel s'appuient des galets#33b portés par la surface mobile<B>lb,</B> en caisse les efforts de flexion.
La fig. <B>10</B> qui est une coupe suivant la ligne X-X de la fig. <B>8,</B> montre des carénages 34a et 34b qui assurent la continuité entre les surfaces du fuselage 2 et des surfaces la<I>et<B>lb</B></I> La sortie se fait sous l'action d'un vérin élec- trique d'un guignol 35 par 37 l'intermédiaire et de deux bielles d'une
38a bielle et 38b. 36 <B>'</B> La fig. <B>9</B> représente les mêmes détails dans une vue en plan mettant en évidence la forme du chemin de roulement<B>32,</B> la disposition des galets<I>33a et</I><B>33b,</B> et la forme des carénages 34a et 34b.
Dans le cas particulier d'un avion avec pi lote, la sortie des surfaces mobiles peut avan tageusement être commandée par le pilote au besoin au moyen d'une commande manuelle.
La théorie classique de la stabilité des aérodynes montre que la présence d'un empen nage modifie la position du foyer d'une quan tité proportionnelle au produit
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dans lequel<B>:</B><I>a,</I> est la pente de la courbe de portance de l'empennage en fonction de son incidence<B>;<I>S</I></B> la surface de l'empennage<B>;</B><I>L</I> sa distance au centre de gravité comptée<B>posi-</B> tivement vers Parrière, négativement vers l'avant<B>:
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</B> la déflexion du courant d'air de l'empennage, par rapport<B>à</B> l'incidence<B>gé-</B> nérale.
Le dispositif que l'on vient de décrire agit sur la position du foyer<B>à</B> la façon d'un empen nage classique, suivant la théorie ci-dessus, mais la différence réside dans le fait qu'avec un empennage classique la position du foyer liée<B>à</B> la valeur du produit
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reste approximativement fixe dans tous les cas de vol, tandis que le fait de rendre les surfaces auxiliaires la<I>et</I><B>lb</B> escamotables permet d'a gir<B>à</B> la fois sur le terme<B><I>S</I></B> et sur le terme a,. <B>Il</B> est bien connu en effet que la pente de la courbe de portance en fonction de l'incidence dépend principalement de l'allongement de la surface située dans<B>le</B> vent, c'est-à-dire du rap port de l'envergure de cette surface<B>à</B> sa corde moyenne.
Or, il ressort très nettement de la description des différentes formes d'exécution du dispositif représenté que l'allongement se trouve modifié par l'escamotage des surfaces 45 auxiliaires mobiles<I>la,<B>lb.</B></I>
D'autre part, la variation de position du foyer dépendant du facteur il<B>y</B> a intérêt, pour donner au dispositif
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décrit son efficacité maximum,<B>à</B> ce que la quantité
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<B>50</B> soit aussi petite que possible, voire même né gative, ce qui peut très simplement être obtenu en disposant les surfaces auxiliaires mobiles <I>la,<B>lb</B></I> en avant de la surface portante princi- 5s pale 2a de l'aérodyne.