FR2465644A1 - Fusee comportant des ailes auto-deployables et retractables - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE FUSEE COMPORTANT UN CORPS ALLONGE QUI EST POURVU D'UNE PAROI EXTERIEURE DANS LAQUELLE SONT MENAGEES PLUSIEURS FENTES S'ETENDANT LONGITUDINALEMENT, ESPACEES CIRCONFERENTIELLEMENT ET DANS CHACUNE DESQUELLES EST MONTEE UNE AILE AUTODEPLOYABLE ET RETRACTABLE. CHAQUE AILE 14 COMPREND: UN ENSEMBLE DE LEVIERS PORTEURS D'AILE 20, 22 MONTE DANS LA FENTE 12 DE FACON A SE DEPLACER D'UNE POSITION DE RETRAIT SITUEE A L'INTERIEUR DU CORPS 10, JUSQUE DANS UNE POSITION DEPLOYEE, OU IL FAIT SAILLIE DU CORPS; UN ELEMENT D'AILE 32 CONSTITUE D'UN TISSU FLEXIBLE, SOUS FORME D'UNE POCHE A DOUBLE PAROI EPOUSANT ESSENTIELLEMENT LE PROFIL DEPLOYE DE L'ENSEMBLE DE LEVIERS ET MOBILE AVEC CELUI-CI, FIXE SUR LADITE PAROI EXTERIEURE AUTOUR DE LA PERIPHERIE DE LA FENTE 12; DES MOYENS DE RETENUE 38, 44, MONTES SUR LE CORPS 10 DE FACON A MAINTENIR L'AILE DANS UNE POSITION RETRACTEE, AVEC L'ENSEMBLE DE LEVIERS 20, 22 ET L'ELEMENT D'AILE 32 REPLIES A L'INTERIEUR DE LA FENTE 12; AINSI QUE DES MOYENS DE DEPOIEMENT.

Description

La présente invention se rapporte à une fusée, et elle a

trait plus particulièrement à une aile auto-déployable et ré-

tractable pour une fusée.

De nombreux types de fusées utilisent une diversité de sur-

faces aérodynamiques pour la sustentation, la commande et la sta- bilité. En fonction de la manière dont une fusée est arimée ou lancée, il est souvent nécessaire de faire en sorte que certaines ou toutes les surfaces soient repliables ou rétractables afin de

réduire les dimensions hors-tout de la fusée.

Certains types de surfaces aérodynamiques se présentent sous la forme d'ailettes qui se replient contre le corps de la fusée et qui peuvent être incurvées de manière à s'adapter étroitement

autour du corps. Puisque ces surfaces sont habituellement incur-

vées dans la même direction de manière à se loger dans l'espace disponible, elles ne produisent pas une sustentation symétrique lorsqu'elles sont déployées et elles conviennent seulement pour

assurer une stabilité directionnelle. De telles ailettes replia-

bles ne viennent souvent pas affleurer la surface du corps de fusée et elles peuvent provoquer une traînée considérable à

grande vitesse.

D'autres typesse replient ou se rétractent dans le corps et occupent un espace interne, qui limite le volume disponible pour la charge utile. Pour un vol à grande vitesse, les surfaces

ne doivent pas être très grandes et certains compromis sont ac-

ceptables. Pour un vol à basse vitesse, de l'ordre de 60 à 180 m/s, la surface doit être assez grande pour être efficace et cela pose des problèmes de stockage. On a utilisé des ailes flexibles dans

lesquelles une membrane est supportée par un levier qui est écar-

té par pivotement du corps de la fusée. La couche unique de tissu

normalement utilisée, lorsqu'elle est tendue par son élément por-

teur, est soumise à un flottement aérodynamique à certaines vi-

tesses et pour certaines conditions d'écoulement d'air.

Lorsqu'on utilise du tissu pour former une aile de sustentation, il a tendance à s'incurver vers le haut en formant une seule surface portante cambrée, qui est raisonnablement stable pour des charges correctes. Cependant, des variations brutales des conditions de charge peuvent provoquer un aplatissement ou un

flottement de l'aile.

En conséquence, il est souhaitable de disposer d'une aile qui soit repliable dans un petit espace à la manière d'une aile flexible et qui comporte une structure portante simple, tout

en résistant à un flottement et- en maintenant une stabilité aéro-

dynamique dans diverses conditions de charge et d'écoulement d'air. L'invention a pour but de fournir une fusée comportant un corps allongé qui est pourvu d'une paroi extérieure dans laquelle sont ménagées plusieurs fentes s'étendant longitudinalement, réparties circonférentiellement et dans chacune desquelles est

montée une aile auto-déployable et rétractable, chaque aile com-

prenant:

- un ensemble de leviers porteurs d'aile qui est-monté fonc-

tionnellement dans la fente de manière à se déplacer d'une posi-

tion de retrait, située à l'intérieur du corps, jusque dans une position déployée faisant saillie du corps;

- un élément d'aile constitué d'un tissu flexible et se pré-

sentant sous la forme d'une poche à double paroi épousant essen-

tiellement le profil de déploiement de l'ensemble de leviers et mobile avec celui-ci, ledit élément d'aile étant fixé sur ladite paroi extérieure autour de la périphérie de la fente; - des moyens de retenue montés fonctionnellement sur le corps

de façon à maintenir l'aile dans une position rétractée, l'en-

semble de leviers et l'élément d'aile étant repliés à l'intérieur de la fente; et - un mécanisme d'extension monté fonctionnellement sur le

corps de façon à assurer le déploiement de l'aile.

La structure d'aile rétractable conforme à l'invention per-

met le rangement d'une aile de grande surface dans un petit es-

pace à l'intérieur du corps d'une fusée et, lorsqu'elle est dé-

ployée, elle forme une aile stable qui résiste à un flottement ou battement. L'aile est constituée par une structure creuse à double paroi en tissu flexible, supportée par un levier de bord

d'attaque et un levier de bord de fuite, qui sont poussés élas-

tiquement dans la condition de déploiement lorsqu'ils sont li-

bérés. De l'air emprisonné entre les parois en tissu agit comme un coussin ou amortisseur contre des variations de la pression externe dues à des charges aérodynamiques, en empêchant ainsi

un flottement ou battement de se produire.

L'aile est repliée dans une fente ménagée dans la paroi ex-

térieure de la fusée et elle nécessite un espace un peu supérieur

à la profondeur des leviers porteurs. Des ailes multiples répar-

ties autour de la fusée sont toutes maintenues dans la position de rangement par un simple verrou ou organe de retenue, qui peut

également être utilisé pour fixer des couvercles sur les ouver-

tures d'ailes. Quand le verrou est libéré, toutes les ailes se

déploient automatiquement.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront

mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre

d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans

lesquels:-

la Fig. 1 est une vue en perspective d'une fusée typique

comportant des ailes agencées conformément à la présente inven-

tion; la Fig. 2 est une vue en élévation latérale, à échelle agrandie, avec des parties indiquées en vue arrachée, de la zone de la fusée qui porte les ailes; la Fig. 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, faite suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2; la Fig. 4 est une vue en coupe, semblable à la Fig. 3, mais avec les ailes verrouillées en position de rangement; la Fig. 5 est une vue en coupe, à échelle agrandie, faite suivant la ligne 5-5 de la Fig. 2; la Fig. 6 est une vue en coupe, faite suivant la ligne 6-6 de la Fig. 3; la Fig. 7 est une vue en coupe, semblable à la Fig. 6, mais avec les ailes verrouillées en condition de rangement; la Fig. 8 est une vue en coupe, faite suivant la ligne 8-8 de la Fig. 7; la Fig. 9 est une vue, semblable à une partie de la Fig. 2, et représentant un autre agencement des leviers porteurs d'aile;

la Fig. 10 est une vue, semblable à la Fig. 9, et représen-

tant un autre mode de réalisation d'un levier repliable; la Fig. 11 est une vue, à échelle agrandie, d'une partie de la Fig. 10, montrant un verrou destiné à maintenir le levier en condition d'ouverture; et la Fig. 12 est une vue en coupe, semblable à la Fig. 5, et

montrant un agencement d'aile étanche.

la fusée représentée sur la Fig. 1 comporte un corps cylin-

drique 10 dans lequel sont ménagées des fentes longitudinales 12 espacées circonférentiellement et desquelles sortent les ailes auto-déployables 14. On a indiqué quatre ailes réparties en croix, mais il va de soi qu'on peut prévoir tout autre nombre approprié d'ailes. La fusée peut comporter tous moyens appropriés de support de charge explosive, de guidage et de propulsion, pour remplir une fonction spécifique. Les ailes sont identiques et on

ne décrira dans la suite que la structure et le mécanisme cor-

respondant à une aile.

L'aile 14 est montée entre une travée avant 16 et une tra-

vée arrière 18 du fuselage, ces travées faisant partie de la

structure du corps 10; l'aile comporte un levier de bord d'at-

taque 20 et un levier de bord de fuite 22. Le levier de bord d'attaque 20 est relié à pivotement par son extrémité avant à la travée 16 par l'intermédiaire d'un pivot d'articulation 24, de manière à pouvoir pivoter radialement vers l'extérieur à

partir du corps. Le pivot de bord de fuite 22 est relié à pivo-

tement, de façon semblable, à la travée 18, par l'intermédiaire d'un pivot d'articulation 26. Dans la configuration indiquée sur les Fig. 2 à 8, le levier de bord de fuite 22 est constitué par un profilé en U, tandis que le levier de bord d'attaque 20 est constitué par une barre qui, dans la position rétractée, est

placéeà l'intérieur du profilé en U, comme le montre la Fig. 8.

Le levier de bord d'attaque 20 est poussé vers l'extérieur par au moins un ressort de torsion 28, tandis que le levier de bord de fuite 22 est poussé vers l'extérieur par au moins un

ressort de torsion 30.

Le revêtement 32 de l'aile 14 est formé par une poche creuse à double paroi en tissu flexible, par exemple une matière

plastique renforcée, un tissu tissé imprégné de matière plasti-

que ou de caoutchouc, ou un matériau semblable, de préférence imperméable à l'air. Le bord de base 34 du revêtement d'aile 32 est fixé par sa périphérie sur le bord intérieur de la fente 12 par des moyens appropriés, par exemple un adhésif, un processus de scellement thermique, des rivets ou d'autres organes de fixation. Dans la position de déploiement, le revêtement 32 est tendu et il est supporté par les leviers 20,22, chargés par

ressorts, de manière à être parfaitement déployé.

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La forme triangulaire est simple et efficace, mais il va de soi qu'on peut adopter d'autres formes, à condition de prévoir un ensemble de leviers approprié. Dans la position rétractée, comme indiqué surlaFig. 8, le revêtement 32 est replié d'une manière appropriée le long des côtés des leviers. Le revêtement pourrait également être replié en dessous des leviers et être maintenu en place par les leviers rétractés. L'aile rétractéeoccupe très peu d'espace, et elle est confinée sur la périphérie extérieure du corps, en laissant disponible à l'intérieur un volume maximal pour la charge utile, comme indiqué par la ligne en traits

interrompus 36.

On peut utiliser différentes techniques pour maintenir les ailes dans la position rétractée et pour les libérer lorsque cela est nécessaire. Par exemple, on pourrait prévoir un manchon ou des capots éjectables, qui pourraient être écartés à l'aide

d'un parachute ou bien d'un mécanisme de déclenchement temporisé.

On a représenté un agencement simple qui fait intervenir un verrou mécanique pour libérer simultanément toutes les ailes et,

également, pour dégager des couvercles des fentes 12, si néces-

saire.

Le mécanisme de verrouillage comprend un croisillon de ver-

rouillage 38, monté à rotation sur un fût axial 40 prévu sur l'arrière de la travée 18, ledit croisillon 38 comportant un bras radial 42 pour chaque aile. Chaque levier de bord de fuite 22 comporte une patte de verrouillage 44 faisant saillie vers l'arrière et qui, dans la position rétractée, vient reposer sur l'extrémité extérieure du bras respectif 42, comme indiqué sur les Fig. 4 et 7. Le croisillon de verrouillage 38 est poussé dans cette position verrouillée et est maintenu appliqué contre une broche d'arrêt 46 par un ressort de torsion 48 entourant le

fût 40.

Le croisillon de verrouillage 38 est tourné d'un petit angle jusque dans la position déverrouillée par un dispositif d'actionnement 50 monté sur la travée 18 et accouplé à un bras 42. Ce dispositif d'actionnement est du type à simple effet à courte course, et il peut être activé par un solénolde, un ressort, une pression fluidique, une charge explosive ou un autre moyen, commandé par une minuterie ou un signal de commande

en fonction du type de la fusée.

Lorsque le croisillon de verrouillage tourne, les bras 42 se dé-

placent à partir du dessous des pattes de verrouillage 44, en permettant aux leviers chargés par ressorts de basculer vers

l'extérieur, comme indiqué sur les Fig. 3 et 6.

Dans chaque fente 12, il est prévu une porte ou couvercle 52 qui comporte à son extrémité arrière un téton de verrouillage 54 faisant saillie vers l'intérieur et pénétrant dans un trou 56 ménagé dans le corps 10. A l'extrémité de chaque bras 42, il est

prévu une broche de verrouillage 58, s'étendant circonférentiel-

lement et qui vient s'engager dans un trou 60 ménagé dans le

téton 54, comme indiqué surla Fig. 4, afin de maintenir le cou-

vercle en place. L'extrémité avant du couverclepeut être retenue en position par tout moyen approprié, par exemple par une patte

s'engageant en dessous du bord de la fente 12, et non représentée.

Lorsque le croisillon de verrouillage est tourné jusque dans la position déverrouillée, les broches de verrouillage 58 sont retirées des tétons 54, ce qui permet l'éjection des couvercles

52 par les ailes en cours de déploiement.

On a représenté sur la Fig. 9, un autre ensemble de leviers dans lequel le levier de bord d'attaque 62 et le levier de bord de fuite 64 sont agencés télescopiquement et sont poussés par

un organe de déploiement linéaire, tel qu'un ressort 66.

Les deux leviers sont reliés entre eux à pivotement par un ac-

couplement 68 et ils sont disposés coaxialement dans la position

rétractée, comme indiqué par les lignes en traits interrompus.

Le reste de la structure est conforme à ce qui a été décrit ci-

dessus et des parties semblables ont été pourvues de références

numériques identiques.

On a représenté sur les Fig. 10 et 11 un autre type d'en-

semble de leviers. Le levier de bord d'attaque 70 est constitué par une barre rigide articulée sur la travée de fuselage 16 par

un pivot 24 et poussée vers l'extérieur par un ressort 28.

Le levier de bord de fuite 72 comporte, cependant, une bielle articulée 74 qui est reliée par l'intermédiaire d'un pivot 76 à l'extrémité du levier de bord d'attaque 70. Dans la position rétractée, indiquée en traits interrompus, la bielle 74 est pliée entre les leviers et elle leur permet de se replier à plat dans une position de chevauchement, tout en maintenant

leur liaison.

Pour que les leviers déployés soient maintenus en condition rigide, le levier de bord de fuite est pourvu d'un système de

blocage, qui comprend une broche de blocage 78, chargée par res-

sort et s'engageant dans une encoche 80 ménagée dans le moyeu élargi 82 du levier, comme indiqué sur la Fig. 11. Le moyeu 82 peut tourner sur un axe 84 solidaire de la travée 18, et un ressort 86 pousse le levier vers l'extérieur jusque dans la position de blocage. Ce système est adaptable au mécanisme de verrouillage et de déclenchement décrit ci-dessus, ou bien à

tout autre moyen de déclenchement approprié.

Bien qu'on ait représenté des leviers doubles pour suppor-

ter les deux bords d'attaque et de fuite de l'aile, il va de soit qu'il pourrait être suffisant d'employer un seul levier

dans certaines applications.

Dans la position déployée, l'aile enveloppe une poche d'air qui agit comme un coussin s'opposant à un écoulement d'air

sur les deux côtés de l'aile. Un écoulement inégal ou une tur-

bulence qui pourrait provoquer un flottement d'une aile flexible à surface unique est amorti par la poche d'air. Cela permet d'utiliser sur une fusée des ailes relativement grandes et de

poids léger lorsque le volume de rangement est très limité.

La poche d'air est évidemment soumise à la pression ambiante régnant à l'intérieur de la fusée, et qui est suffisante pour

la plupart des applications.

S'il est nécessaire d'augmenter la rigidité, on peut fermer l'aile à l'aide d'un panneau intérieur d'étanchéité 88 qui est

fixé sur le bord de base 34, comme indiqué sur la Fig. 12.

Cela permet la pressurisation de l'aile à un degré raisonnable, ou tout au moins le maintien de la poche d'air sans fluctuation de pression Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée

aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est sus-

ceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte

de l'esprit de l'invention.

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Claims (8)

REVENDICATIONS

1.- Fusée comportant un corps allongé qui est pourvu d'une paroi extérieure dans laquelle sont ménagées plusieurs fentes s'étendant longitudinalement, espacées circonférentiellement et dans chacune desquelles est montée une aile auto-déployable et rétractable, caractérisée en ce que chaque aile (14) comprend: un ensemble de leviers porteurs d'aile (20,22) qui est monté fonctionnellement dans la fente (12) de façon à se déplacer d'une position de retrait située à l'intérieur du corps (10), jusque dans une position déployée, o il fait saillie du corps;

un élément d'aile (32) constitué d'un tissu flexible, se pré-

sentant sous la forme d'une poche à double paroi épousant es-

sentiellement le profil déployé de l'ensemble de leviers et mobile avec celui-ci, ledit élément d'aile étant fixé sur ladite paroi extérieure autour de la périphérie de la fente (12), des moyens de retenue (38, 40, 44, 46, 42), qui sont montés fonctionnellement sur le corps (10) de façon à maintenir l'aile dans une position rétractée, avec l'ensemble de leviers (20, 22) et l'élément d'aile (32) repliés à l'intérieur de la fente (12); ainsi que des moyens de déploiement (28, 30)qui sont montés fonctionnellement sur le corps pour assurer le déploiement de l'aile. - 2. - Fusée selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément d'aile (32) est formé d'un matériau imperméable à l'air et contient une poche d'air dans la position de déploiement, et en ce qu'il est prévu autour de la périphérie de la fente (12) un joint d'étanchéité interne qui enferme de façon étanche la

poche d'air.

3.- Fusée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit ensemble de leviers (20, 22) est poussé jusque dans la

position de déploiement.

4.- Fusée selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit ensemble de leviers (20, 22) comprend un levier de bord d'attaque (20) monté à pivotement dans le corps (10) à l'extrémité avant de la fente (12) ,et un levier de bord de fuite (22) monté à pivotement dans le corps à l'extrémité arrière de la fente (12), au moins un desdits leviers étant poussé de façon

à pivoter vers l'extérieur à partir du corps (10).

5.- Fusée selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'un desdits leviers est constitué par un profilé en U (22), tandis que l'autre levier est constitué par une barre (20) qui

vient se loger dans le profilé en U (22) dans la position ré-

tractée. 6.- Fusée selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que lesdits leviers (70, 72) sont reliés entre eux à pivotement, en ce qu'un des leviers comporte une bielle repliable (74) qui se replie avec les leviers en condition de recouvrement, et en ce qu'il est prévu des moyens de blocage (78, 80) entrant en contact avec au moins un des leviers et le maintenant dans la

position de déploiement.

7.- Fusée selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que lesdits leviers comportent des parties télescopiques (62, 64)

qui sont reliées entre elles à pivotement (68).

8.- Fusée selon la revendication 3, 4, 5, 6 ou 7, caracté-

risée en ce que lesdits moyens de retenue comprennent une patte de verrouillage(44)prévue sur un des leviers, et un bras de verrouillage (42) destiné à entrer en contact avec la patte de verrouillage (44) pour maintenir le levier associé (20, 22) dans la position rétractée, ainsi qu'un mécanisme d'actionnement (50)

pour libérer le bras de verrouillage par rapport à la patte.

9.- Fusée selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de retenue comprennent: une patte de verrouillage

(44) faisant saillie dudit levier de bord de fuite (22), un élé-

ment de verrouillage (38) monté dans le corps et comportant des bras (42) destinés à entrer simultanément en contact avec les pattes de verrouillage (44) de toutes les ailes (14) dans la position rétractée, ainsi qu'un mécanisme d'actionnement (50) 3Q assurant le déplacement dudit élément de verrouillage (38) jusque

dans une position déverrouillée.

10.- Fusée selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'il est prévu un couvercle (52) monté de façon amovible dans

chacune desdites fentes (12), en ce que ledit élément de ver-

rouillage (38) comporte des moyens (58) pour solliciter et maintenir les couvercles (52) dans les fentes quand il se trouve dans la position verrouillée, et en ce que ledit élément de

verrouillage (38) est poussé clans cette position verrouillée.