FR2579169A1 - Aircraft comprising at least one lift structure with at least two superimposed wings - Google Patents
Aircraft comprising at least one lift structure with at least two superimposed wings Download PDFInfo
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Abstract
Description
La présente invention concerne un aéronef comportant au moins une structure de sustentation à au moins deux ailes superposées.The present invention relates to an aircraft comprising at least one support structure with at least two superimposed wings.
Dans le brevet français nO 2 523 072, appartenant au même demandeur, il est décrit un aéronef du type comportant, de part et d'autre de selon fuselage, au moins une structure de sustentation constituée d'au moins deux ailes dont les extrémités distales sont reliées, soit entre elles, soit à au moins un élément de voilure prévu entre elles, chaque structure formant, en vue de face, avec les côtés du fuselage, un polygone fermé, et comportant une aile supérieure et une aile inférieure, les zones d'attache des ailes supérieure et inférieure étant éventuellement décalées suivant la direction de l'écoulement aérodynamique, les valeurs du moment d'inertie et de la portance prenant chacune une valeur maximale dans la zone centrale de l'aile considérée dans le sens longitudinal, la fixation des ailes entre elles, au fuselage et, éventuellement, audit élément de voilure étant réalisée de manière articulée en rotation dans un plan au moins sensiblement transversal à la direction de l'écoulement aérodynamique. On notera que, par moment d'inertie, on entend le moment pouvant s'opposer au moment de flexion dû à la force exercée sur l'aile tendant à cintrer cette dernière.In French patent No. 2,523,072, belonging to the same applicant, an aircraft of the type is described comprising, on either side of according to the fuselage, at least one support structure consisting of at least two wings, the distal ends of which are connected, either to each other, or to at least one wing element provided between them, each structure forming, in front view, with the sides of the fuselage, a closed polygon, and comprising an upper wing and a lower wing, the zones of attachment of the upper and lower wings being optionally offset in the direction of the aerodynamic flow, the values of the moment of inertia and of the lift each taking a maximum value in the central zone of the wing considered in the longitudinal direction, the attachment of the wings to each other, to the fuselage and, optionally, to said wing element being produced in an articulated manner in rotation in a plane at least substantially transverse to the direction of flow aerodynamic. It will be noted that, by moment of inertia, is meant the moment which can oppose the bending moment due to the force exerted on the wing tending to bend the latter.
Un aéronef, tel que défini ci-dessus, présente des qualités de résistance, notamment à la torsion, importantes ; il est peu déformable, de poids relativement faible et possède les caractéristiques nécessaires à la réalisation d'un écoulement aérodynamique dans les meilleures conditions de sustentation. An aircraft, as defined above, exhibits significant qualities of resistance, in particular to torsion; it is not very deformable, of relatively low weight and has the characteristics necessary for achieving an aerodynamic flow under the best lift conditions.
Néanmoins, après des recherches intensives, l'inventeur s'est rendu compte qu'un tel type d'aéronef pouvait voir ses qualités améliorées de façon significative en modifiant quelque peu sa conception de base.However, after intensive research, the inventor realized that such a type of aircraft could see its qualities improved significantly by slightly modifying its basic design.
A cette fin, l'aéronef, selon la présente invention, du type décrit ci-dessus, est notamment remarquable en ce qu'au moins un axe d'articulation est situé à l'intérieur de la zone définie par les plans d'inertie principaux, parallèles à l'aile, des ailes supérieure et inférieure.To this end, the aircraft, according to the present invention, of the type described above, is particularly remarkable in that at least one articulation axis is located inside the area defined by the planes of inertia main, parallel to the wing, upper and lower wings.
Dans le cas où chaque structure de sustentation de l'aéronef est constituée de deux ailes supérieure et inférieure dont les extrémités éloignées du fuselage sont, directement, reliées entre elles de manière articulée, de façon à constituer, sensiblement, un triangle articulé, l'axe de l'articulation entre lesdites extrémités des ailes supérieure et inférieure est situé à l'intérieur de la zone définie par les plans d'inertie principaux parallèles à l'aile, des ailes supérieure et inférieure.In the case where each lifting structure of the aircraft consists of two upper and lower wings, the ends of which are distant from the fuselage and are directly connected to one another in an articulated manner, so as to constitute, substantially, an articulated triangle, the axis of articulation between said ends of the upper and lower wings is situated inside the zone defined by the main planes of inertia parallel to the wing, upper and lower wings.
Dans le cas où chaque structure de sustentation de l'aéronef est constituée de deux ailes supérieure et inférieure reliées, à leurs extrémités éloignées du fuselage, à un élément de voilure, de manière articulée, de façon à constituer, sensiblement, un trapèze articulé, au moins un axe de l'articulation audit élément de voilure est situé dans la zone définie par les plans d'inertie principaux, parallèles à l'aile, des ailes supérieure et inférieure.In the case where each lifting structure of the aircraft consists of two upper and lower wings connected, at their ends remote from the fuselage, to a wing element, in an articulated manner, so as to constitute, substantially, an articulated trapezoid, at least one axis of the articulation to said wing element is located in the zone defined by the main planes of inertia, parallel to the wing, of the upper and lower wings.
Dans les deux cas précités, au moins un axe d'articulation des ailes supérieure et inférieure au fuselage peut être situé dans la zone comprise entre les plans d'inertie principaux, parallèles à l'aile, des ailes supérieure et inférieure. In the two aforementioned cases, at least one axis of articulation of the upper and lower wings of the fuselage may be located in the zone between the main planes of inertia, parallel to the wing, of the upper and lower wings.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins certaines des articulations précitées ne sont pas totalement libres.According to another characteristic of the invention, at least some of the above-mentioned joints are not completely free.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les structures de sustentation précitées comportent au moins un dispositif de raidissement, lequel peut comprendre, au voisinage des surfaces supérieure et inférieure de chaque aile, dans la zone centrale desdites surfaces, au moins un faisceau de matériaux, dont le module d'élasticité est supérieur à celui du matériau constituant la surface de l'aile, et qui s'étend dans la direction longitudinale de l'aile.According to yet another characteristic of the invention, the abovementioned lift structures comprise at least one stiffening device, which may comprise, in the vicinity of the upper and lower surfaces of each wing, in the central zone of said surfaces, at least one beam of materials, the modulus of elasticity of which is greater than that of the material constituting the surface of the wing, and which extends in the longitudinal direction of the wing.
En particulier, le faisceau précité, à fibres unidirectionnelles ou bien toronnées, est logé dans un tube, notamment métallique, solidaire de l'aile ; un tube de liaison faisant, de préférence, parti-e intégrante du faisceau étant éventuellement prévu entre le faisceau et la paroi interne du tube servant de logement au faisceau.In particular, the above-mentioned bundle, with unidirectional or twisted fibers, is housed in a tube, in particular a metal tube, integral with the wing; a connecting tube forming, preferably, part-e integral of the bundle being possibly provided between the bundle and the internal wall of the tube serving as housing for the bundle.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de raidissement comprend quatre faisceaux précités disposés, deux à deux, sur les surfaces supérieure, respectivement inférieure, de l'aile symétriquement par rapport au plan d'inertie longitudinal de l'aile, parallèle à l'aile, et par rapport au plan d'inertie longitudinal de l'aile, perpendiculaire à l'aile.In a particular embodiment, the stiffening device comprises four aforementioned beams arranged, two by two, on the upper and lower surfaces respectively of the wing symmetrically with respect to the longitudinal plane of inertia of the wing, parallel to the wing, and relative to the longitudinal plane of inertia of the wing, perpendicular to the wing.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque faisceau précité comprend au moins un dispositif d'amortissement, notamment du type piston-cylindre dont le piston est solidaire du faisceau précité et dont, dans un premier cas, le cylindre vient prendre appui à l'extrémité de l'aile et, dans un second cas, le cylindre est solidaire du bâti supportant l'axe d'articulation d'extrémité.According to another characteristic of the invention, each aforementioned beam comprises at least one damping device, in particular of the piston-cylinder type, the piston of which is integral with the aforementioned beam and of which, in a first case, the cylinder comes to bear against the end of the wing and, in a second case, the cylinder is integral with the frame supporting the end hinge pin.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, au moins sensiblement dans le plan transversal médian, perpendiculaire aux ailes, de l'ensemble aile supérieure aile inférieure, on prévoit au moins un dispositif d'étaiement reliant les ailes supérieure et inférieure.According to yet another characteristic of the invention, at least substantially in the median transverse plane, perpendicular to the wings, of the upper wing assembly, lower wing, at least one shoring device is provided connecting the upper and lower wings.
En particulier, le dispositif d'étaiement comprend au moins une barre, notamment métallique, éventuellement pourvue d'un dispositif d'amortissement tel que, par exemple, un ensemble piston-cylindre.In particular, the shoring device comprises at least one bar, in particular a metal bar, possibly provided with a damping device such as, for example, a piston-cylinder assembly.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif d'étaiement comprend au moins une barre souple par construction ou initialement cambrée.In another embodiment, the shoring device comprises at least one flexible bar by construction or initially arched.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque barre précitée est reliée; à chaque extrémité, à un caisson prévu dans l'aile correspondante et constitué de deux demi-caissons espacés symétriques, formés de nervures espacées, notamment métalliques, interne et externe, dont l'espace entre elles est rempli d'un matériau, notamment synthétique, les nervures internes dépassant de la surface de l'aile de façon à permettre la liaison avec la barre.According to another characteristic of the invention, each aforementioned bar is connected; at each end, to a box provided in the corresponding wing and consisting of two symmetrical spaced half-boxes, formed of spaced ribs, in particular metallic, internal and external, the space between them is filled with a material, in particular synthetic , the internal ribs protruding from the surface of the wing so as to allow connection with the bar.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparattront plus clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre de modes de réalisation actuellement préférés de l'invention qui seront décrits en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue de face schématique d'un premier mode de réalisation de l'aéronef selon l'invention - la figure 2 est une vue de dessus de l'aéronef de la figure I - la figure 3 est une vue de face schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'aéronef selon l'invention - la figure 4 est une vue de dessus de l'aéronef de la figure 3 - la figure 5 est une vue de face partielle d'une structure de sustentation de l'aéronef des figures 1 et 2 - la figure 6 est une vue de face partielle d'une structure de sustentation de l'aéronef des figures 3 et 4 - les figures 7a à 7g représentent schématiquement des variantes de réalisation de la structure de sustentation de la figure 5 5 - les figures 8a à 8p représentent schématiquement des variantes de réalisation de la structure de sustentation de la figure 6 - la figure 9 est une vue en coupe transversale d'une aile d'un aéronef selon l'invention - la figure 10 est une vue agrandie de la zone X de la figure 9 - la figure 11 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'amortissement monté sur une aile de l'aéronef selon l'invention - la figure 12 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'amortissement monté sur une aile de l'aéronef selon l'invention ; et - la figure 13 est une vue schématique en coupe partielle d'un dispositif d'étaiement prévu entre les ailes supérieure et inférieure d'un aéronef selon l'invention.The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages thereof will appear more clearly in the light of the explanatory description which will follow of currently preferred embodiments of the invention which will be described with reference to the schematic drawings. attached, in which - Figure 1 is a schematic front view of a first embodiment of the aircraft according to the invention - Figure 2 is a top view of the aircraft of Figure I - Figure 3 is a schematic front view of a second embodiment of the aircraft according to the invention - Figure 4 is a top view of the aircraft of Figure 3 - Figure 5 is a partial front view of a lift structure of the aircraft of Figures 1 and 2 - Figure 6 is a partial front view of a lift structure of the aircraft of Figures 3 and 4 - Figures 7a to 7g schematically show alternative embodiments of the lift structure of Figure 5 5 - Figures 8a to 8p schematically show alternative embodiments of the lift structure of Figure 6 - Figure 9 is a cross-sectional view of a wing of an aircraft according to the invention - the Figure 10 is an enlarged view of the area X of Figure 9 - Figure 11 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a damping device mounted on a wing of the aircraft according to the invention - Figure 12 is a schematic view of a second embodiment of a damping device mounted on a wing of the aircraft according to the invention; and - Figure 13 is a schematic view in partial section of a shoring device provided between the upper and lower wings of an aircraft according to the invention.
Les exemples de réalisation montrés sur les figures se rapportent plus particulièrement à des aéronefs sans moyens de propulsion autonomes, tels que des planeurs, et du type à plan dit canard (c'est-à-dire sans empennage mais comportant des volets ou ailes additionnels à l'avant). Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à ce genre d'aéronef, -mais est susceptible de s'appliquer à tout aéronef, pourvu ou non de moyens de propulsion, avec ou sans empennage.The exemplary embodiments shown in the figures relate more particularly to aircraft without autonomous propulsion means, such as gliders, and of the plane type known as duck (that is to say without empennage but comprising additional flaps or wings in the front). Of course, the invention is in no way limited to this type of aircraft, but is likely to apply to any aircraft, whether or not provided with propulsion means, with or without tailplane.
On notera en outre que, dans les différents modes de réalisation, les parties identiques ou similaires de l'aéronef ont les mêmes références.It will also be noted that, in the various embodiments, the identical or similar parts of the aircraft have the same references.
En se référant en particulier aux figures 1 à 6, l'aéronef 1 comporte, de part et d'autre de son fuselage 2, au moins une structure de sustentation 3,4 constituée d'au moins deux ailes 5,6 ; 7,8. Dans les modes de réalisation représentés, l'aéronef 1 est pourvu de deux structures de sustentation 3,4 constituées chacune de deux ailes 5,6 ; 7,8, respectivement. il est bien entendu que l'on peut concevoir, de la même manière, des aéronefs pourvus de plusieurs structures de sustentaion comportant, éventuellement, plus de deux ailes. With particular reference to FIGS. 1 to 6, the aircraft 1 comprises, on either side of its fuselage 2, at least one lift structure 3,4 made up of at least two wings 5,6; 7.8. In the embodiments shown, the aircraft 1 is provided with two lift structures 3,4 each consisting of two wings 5,6; 7.8, respectively. it is understood that one can conceive, in the same way, aircraft provided with several support structures comprising, possibly, more than two wings.
Les extrémités distales des ailes 5,6 ; 7,8 sont reliées, soit directement entre elles, soit å au moins un élément de voilure 9,10 prévu entre elles (mode de réalisation illustré par les figures 3,4 et 6, notamment). Chaque structure de sustentation 3,4 forme, en vue de face, avec les côtés du fuselage 2 un polygone fermé, et comporte une aile supérieure 5,7 et une aile inférieure 6,8, les zones d'attache des ailes supérieure et inférieure étant éventuellement décalées suivant la direction de l'écoulement aérodynamique comme cela est clairement visible sur les figures 2 et 4. Comme on l'a représenté sur ces figures, les ailes supérieures 5,7 ont des points d'attache au fuselage situés en avant des points d'attache des ailes inférieures 6,8 ; mais le cas inverse peut également être envisagé.The distal ends of the wings 5,6; 7,8 are connected, either directly to each other, or to at least one wing element 9,10 provided between them (embodiment illustrated in FIGS. 3,4 and 6, in particular). Each lift structure 3,4 forms, in front view, with the sides of the fuselage 2 a closed polygon, and has an upper wing 5.7 and a lower wing 6.8, the attachment zones of the upper and lower wings being optionally offset in the direction of the aerodynamic flow as is clearly visible in Figures 2 and 4. As shown in these figures, the upper wings 5,7 have attachment points to the fuselage located forward 6.8 lower wing attachment points; but the opposite can also be considered.
Le moment d'inertie, tel que défini ci-dessus, et la portance prennent chacun une valeur maximale dans la zone centrale de l'aile considérée dans le sens longitudinal, en particulier dans le tiers central de l'aile (intervalle A représenté sur lés figures 5 et 6). On obtient ainsi une répartition adéquate, aussi bien pour la reprise des contraintes auxquelles est soumise l'aile, qu'en ce qui concerne les caractéristiques de sustentation.The moment of inertia, as defined above, and the lift each take a maximum value in the central zone of the wing considered in the longitudinal direction, in particular in the central third of the wing (interval A represented on (Figures 5 and 6). An adequate distribution is thus obtained, both for the recovery of the stresses to which the wing is subjected, and as regards the lift characteristics.
Comme. illustré, l'aéronef 1 comporte, à l'avant du fuselage, au moins un plan canard 11 remplaçant l'empennage classique.As. illustrated, the aircraft 1 comprises, at the front of the fuselage, at least one duck plane 11 replacing the conventional tailplane.
Dans le cas où les ailes supérieure et inférieure de chaque structure de sustentation sont reliées par un élément de voilure 9,10, il est nécessaire pour assurer la rigidité de chaque structure de sustentation de prévoir, entre les ailes supérieure et inférieure, des haubans 12. (mode de réalisation des figures 3 et 4-). De tels haubans ne sont pas nécessaires dans le cas d'une structure de sustentation à trois point, telle qu'illustrée par les figures 1 et 2, ladite structure de sustentation à trois points étant auto-porteuse.In the case where the upper and lower wings of each lift structure are connected by a canopy element 9, 10, it is necessary to ensure the rigidity of each lift structure to provide, between the upper and lower wings, shrouds 12 (embodiment of Figures 3 and 4-). Such shrouds are not necessary in the case of a three-point lift structure, as illustrated in FIGS. 1 and 2, said three-point lift structure being self-supporting.
La fixation des ailes 5,6 ; 7,8 entre elles, au fuselage 2 de l'aéronef I et, éventuellement, à l'élément de voilure 9,10 est réalisé de manière articulée en rotation dans un plan au moins sensiblement transversal à la direction de l'écoulement aérodynamique. Au moins certaines de ces articulations peuvent ne pas être totalement libres, c'est-à dire semi-rigides.Attaching the wings 5.6; 7,8 to each other, to the fuselage 2 of the aircraft I and, optionally, to the wing element 9,10 is produced in an articulated manner in rotation in a plane at least substantially transverse to the direction of the aerodynamic flow. At least some of these joints may not be completely free, that is to say semi-rigid.
En se référant aux figures 1 et 2, illustrant un premier mode de réalisation de l'invention, les articulations entre les ailes 5,6 ; 7,8, respectivement, sont représentées par les références 17 ; 18, respectivement, tandis que les articulations des ailes au fuselage 2 sont représentées par les références 13,15 ; 14,16, respectivement.Referring to Figures 1 and 2, illustrating a first embodiment of the invention, the joints between the wings 5,6; 7.8, respectively, are represented by the references 17; 18, respectively, while the articulations of the wings to the fuselage 2 are represented by the references 13,15; 14.16, respectively.
Dans le cas du mode de réalisation illustré par les figures 3 et 4, les ailes 5,6 ; 7,8, respectivement, sont reliées aux éléments-de voilure 9,10, respectivement, par les articulations 23,25 ; 24,26, respectivement. Ces mêmes ailes 5,6 ; 7,8, respectivement, sont reliées au fuselage 2 par les articulations 19,21 ; 20,22, respectivement.In the case of the embodiment illustrated in Figures 3 and 4, the wings 5,6; 7.8, respectively, are connected to the wing elements 9, 10, respectively, by the joints 23, 25; 24.26, respectively. These same wings 5,6; 7.8, respectively, are connected to the fuselage 2 by the joints 19,21; 20.22, respectively.
Selon une caractéristique importante de l'invention, au moins un axe des articulations précitées est situé à l'intérieur de la zone définie par les plans d'inertie principaux, parallèles à l'aile, des ailes supérieure et inférieure. Dans ce qui suit, on se référera plus particulièrement aux figures 5 t 6. Ces figures, pour chacun des modes de réalisation illustrés par les figures 1,2 et 3,, respectivement, représentent, de manière schématique, une structure de sustentation (à titre d'exemple, la structure 3) comportant une aile supérieure 5 et une aile inférieure 6 et dans laquelle un axe d'articulation est situé à l'intérieur de la zone définie par les plans d'inertie principaux, parallèles à l'aile, les ailes supérieure et inférieure.Dans le cas de la figure 5, cet axe d'articulation est l'axe 17 de l'articulation reliant les extrémités distales des ailes supérieure 5 et inférieure 6. Dans le cas de la figure 6, l'axe d'articulation ainsi décalé (par rapport aux plans d'inertie principaux P et P') est l'axe de l'articulation 19 reliant l'aile supérieure 5 au fuselage (non représenté). Les plans d'inertie principaux P et P' parallèles aux ailes, correspondent aux cordes médianes des deux profils des ailes.According to an important characteristic of the invention, at least one axis of the aforementioned articulations is situated inside the zone defined by the main planes of inertia, parallel to the wing, of the upper and lower wings. In what follows, reference will be made more particularly to FIGS. 5 and 6. These figures, for each of the embodiments illustrated by FIGS. 1, 2 and 3, respectively, represent, schematically, a support structure (with by way of example, the structure 3) comprising an upper wing 5 and a lower wing 6 and in which an axis of articulation is situated inside the zone defined by the main planes of inertia, parallel to the wing , the upper and lower wings. In the case of FIG. 5, this axis of articulation is the axis 17 of the articulation connecting the distal ends of the upper 5 and lower wings 6. In the case of FIG. 6, l 'axis of articulation thus offset (relative to the main planes of inertia P and P') is the axis of articulation 19 connecting the upper wing 5 to the fuselage (not shown). The main planes of inertia P and P 'parallel to the wings, correspond to the median cords of the two profiles of the wings.
Comme illustré par les figures 7a à 7g et 8a à 8p, différents cas de figure sont possibles, incluant le décalage d'un seul axe d'articulation, soit des ailes entre elles, et des ailes au fuselage ou, éventuellement, à l'élément de voilure 9,10 intermédiaire, ou encore le décalage de deux, trois ou même quatre (dans le cas du mode de réalisation des figures 3,4 et 6) axes d'articulation. On notera, à ce sujet, la présence d'un dispositif amortisseur 27, dans le cas de la figure 6, entre l'axe d'articulation décalé 19 et l'aile inférieure 6.As illustrated by FIGS. 7a to 7g and 8a to 8p, different scenarios are possible, including the offset of a single articulation axis, either of the wings between them, and of the wings to the fuselage or, possibly, to the wing element 9,10 intermediate, or the offset of two, three or even four (in the case of the embodiment of Figures 3,4 and 6) hinge axes. In this regard, note the presence of a damping device 27, in the case of FIG. 6, between the offset articulation axis 19 and the lower wing 6.
Ainsi, dans tous les cas de figure, compte tenu des efforts de compression/tension engendrés par les articulations, les moments de flexion introduits par le décalage de l'axe (ou des axes) permettent d'induire des déformées D,D' dans le même sens pour les ailes supérieure 5 et inférieure 6 dans le cas de trois points d'articulation (figure 5), et en sens inverse dans le cas de quatre points d'articulation (figure 6). Dans les figures 5 et 6, les déformées D,D' sont représentées pour des efforts positifs. Dans le cas d'efforts négatifs, ces déformées sont dans le sens inverse.Thus, in all cases, taking into account the compression / tension forces generated by the joints, the bending moments introduced by the offset of the axis (or axes) make it possible to induce deformations D, D 'in the same direction for the upper 5 and lower 6 wings in the case of three points of articulation (FIG. 5), and in the opposite direction in the case of four points of articulation (FIG. 6). In FIGS. 5 and 6, the deformed shapes D, D ′ are shown for positive forces. In the case of negative forces, these deformations are in the opposite direction.
La valeur du décalage des axes (c'est-à-dire le fait, pour un axe d'articulation, de se trouver dans la zone comprise entre les plans d'inertie principaux parallèles aux ailes) peut être quelconque, mais elle peut être optimisée en fonction des valeurs réciproques des modules de flexion des ailes supérieure et inférieure.The value of the axis offset (i.e. the fact, for an articulation axis, of being in the zone between the main planes of inertia parallel to the wings) can be arbitrary, but it can be optimized as a function of the reciprocal values of the flexion modules of the upper and lower wings.
On se référera dans ce qui suit, plus particulièrement, aux figures 9 à 12.Reference will be made in the following, more particularly, to FIGS. 9 to 12.
Une autre caractéristique importante de la présente invention est de munir les structures de sustentation 3,4, d'au moins un dispositif de raidissement 28, permettant d'absorber, dans des endroits fortement sollicités, des contraintes nettement supérieures à celles absorbées par la partie correspondante des ailes.Another important characteristic of the present invention is to provide the lift structures 3, 4 with at least one stiffening device 28, making it possible to absorb, in highly stressed places, stresses clearly greater than those absorbed by the part corresponding wings.
Dans les figures, on a représenté, à titre d'exemple, un dispositif de raidissement 28 prévu sur l'aile supérieure 5 de la structure de sustentation 3. Mais, il est bien entendu qu'un tel dispositif de raidissement peut être prévu dans toutes les ailes de l'aéronef, et cela, pour chaque mode de réalisation de l'aéronef.In the figures, there is shown, by way of example, a stiffening device 28 provided on the upper wing 5 of the lifting structure 3. However, it is understood that such a stiffening device can be provided in all the wings of the aircraft, and this, for each embodiment of the aircraft.
En se référant en particulier à la figure 9, le dispositif de raidissement 28 comprend, au voisinage des surfaces supérieure 5a et inférieure 5b de l'aile 5, dans la zone centrale desdites surfaces, au moins un faisceau 29 de matériaux, dont le module d'élasticité est supérieur (et de préférence très supérieur) à celui du matériau constituant la surface de l'aile, et qui s'étend dans la direction longitudinale de l'aile.With particular reference to FIG. 9, the stiffening device 28 comprises, in the vicinity of the upper 5a and lower 5b surfaces of the wing 5, in the central area of said surfaces, at least one bundle 29 of materials, the module of which of elasticity is greater (and preferably much greater) than that of the material constituting the surface of the wing, and which extends in the longitudinal direction of the wing.
En effet, soit une section d'une aile, telle qu'illustrée par la figure 9, les parties de la section les plus sollicitées, dans le cas de transmission d'efforts, sont situées sur sa périphérie, notamment dans la partie centrale. On comprend alors que le raidissement souhaité peut être obtenu, notamment, en introduisant quatre faisceaux précités disposés, deux à deux, sur les surfaces supérieure 5a, respectivement inférieure 5b, de l'aile 5, symétriquement par rapport au plan d'inertie longitudinal de l'aile, parallèle à l'aile (dont la trace sur le plan de la figure est représentée par l'axe X,X') et par rapport au plan d'inertie longitudinal de l'aile, perpendiculaire à l'aile (dont la trace sur le plan de la figure est représentée par l'axe Z,Z') ; c'est-à-dire symétriquement par rapport au centre d'inertie 0.Grâce à cette symétrie, il est donc possible de raidir l'aile dans le sens, à la fois, de son inertie par rapport à l'axe X,X' et par rapport à l'axe central longitudinal de l'aile.Indeed, either a section of a wing, as illustrated in FIG. 9, the parts of the section most stressed, in the case of transmission of forces, are located on its periphery, in particular in the central part. It will then be understood that the desired stiffening can be obtained, in particular, by introducing four aforementioned beams arranged, two by two, on the upper surfaces 5a, respectively lower 5b, of the wing 5, symmetrically with respect to the longitudinal plane of inertia of the wing, parallel to the wing (the trace of which on the plane of the figure is represented by the axis X, X ') and with respect to the longitudinal plane of inertia of the wing, perpendicular to the wing ( whose trace on the plane of the figure is represented by the axis Z, Z '); i.e. symmetrically with respect to the center of inertia 0. Thanks to this symmetry, it is therefore possible to stiffen the wing in the direction, at the same time, of its inertia with respect to the X axis, X 'and with respect to the longitudinal central axis of the wing.
La structure particulière des faisceaux 29 sera maintenant décrite en référence à la figure 10. Etant entendu que le faisceau 29 en lui-même possède un module d'élasticité très supérieur à celui de l'aile proprement dite, et est notamment constitué de fibres synthétiques unidirectionnelles ou bien toronnées, telles que par exemple des fibres de carbone, le faisceau 29 peut être logé dans un tube 30, notamment métallique, constitué par exemple d'un alliage d'aluminium ou de titane. Le tube 30 est destiné à établir la transmission des efforts le long de l'axe longitudinal et à faire la liaison entre le faisceau 29 et l'aile 5 dont la structure peut être notamment réalisée à base de matériaux synthétiques agglomérés.Un cadre 32, réalisé notamment en résine chargée de fibres de verre, est destiné à rendre le tube 30 solidaire de l'aile 5 tout en permettant une petite dilatation différentielle.The particular structure of the beams 29 will now be described with reference to FIG. 10. It being understood that the beam 29 in itself has a modulus of elasticity much greater than that of the wing itself, and is in particular made of synthetic fibers unidirectional or stranded, such as for example carbon fibers, the bundle 29 can be housed in a tube 30, in particular metallic, consisting for example of an aluminum or titanium alloy. The tube 30 is intended to establish the transmission of forces along the longitudinal axis and to make the connection between the beam 29 and the wing 5, the structure of which can in particular be made from agglomerated synthetic materials. made in particular of resin filled with glass fibers, is intended to make the tube 30 integral with the wing 5 while allowing a small differential expansion.
On prévoit en outre un tube de liaison 31, disposé entre le faisceau 29 et la paroi interne du tube 30 de logement et permettant le glissement du faisceau 29 sur les parois du tube 30 tout en évitant le découpage des parois du tube par les fibres du faisceau. De préférence, ce tube de liaison 31 fait partie intégrante du faisceau 29.There is also provided a connecting tube 31, disposed between the bundle 29 and the internal wall of the housing tube 30 and allowing the beam 29 to slide on the walls of the tube 30 while avoiding the cutting of the walls of the tube by the fibers of the beam. Preferably, this connecting tube 31 forms an integral part of the bundle 29.
Dans le cas où l'on utilise des faisceaux à fibres toronnées, il suffit, en général, de moduler le niveau de charge de la précontrainte au départ pour ajuster la capacité d'amortissement de la voilure, et ainsi la capacité d'auto-amortissement peut etre suffisante sans dispositif annexe.In the case where bundles with stranded fibers are used, it suffices, in general, to modulate the level of load of the prestressing at the start in order to adjust the damping capacity of the airfoil, and thus the capacity of self amortization may be sufficient without additional device.
Mais, lorsque l'on utilise des faisceaux à fibres unidirectionnelles, il faut envisager un dispositif d'amortissement supplémentaire. Dans ce cas, on aura toujours intérêt à précontraindre les faisceaux à leurs valeurs optimales de telle sorte qu'il n'y ait pas (ou peu) d'introduction de résonances parasites lors de l'amortissement des efforts en régime cyclique.However, when using unidirectional fiber bundles, an additional damping device must be considered. In this case, it will always be advantageous to prestress the beams to their optimal values so that there is no (or little) introduction of parasitic resonances during the damping of the forces in cyclic regime.
En se référant en particulier aux figures 11 et 12, il suffit, pour ce faire, de rendre solidaire, à l'une de leurs extrémités, les faisceaux 29 d'un dispositif d'amortissement 33,34, notamment du type piston-cylindre, de préférence du type oléo-pneumatique à flexibilité variable. On peut envisager deux types d'ancrage des dispositifs de pistoncylindre 33,34. Dans un premier cas, illustré par la figure 11, le piston 35 est solidaire du faisceau 29 tandis que le cylindre 37 vient prendre appui à l'extrémité de l'aile. Ce dispositif est surtout avantageux dans le cas du mode de réalisation de l'aéronef à trois points d'articulation.With particular reference to FIGS. 11 and 12, it suffices to make integral, at one of their ends, the bundles 29 of a damping device 33, 34, in particular of the piston-cylinder type , preferably of the oleo-pneumatic type with variable flexibility. Two types of anchoring of the piston-cylinder devices 33, 34 can be envisaged. In a first case, illustrated by FIG. 11, the piston 35 is integral with the bundle 29 while the cylinder 37 comes to bear at the end of the wing. This device is especially advantageous in the case of the embodiment of the aircraft with three points of articulation.
Dans le cas illustré par la figure 12, le piston 36 est solidaire du faisceau 29, tandis que le cylindre 38 est solidaire du bâti 39 supportant l'axe d'articulation d'extrémité (13 par exemple). Dans ce cas, l'amortissement est lié à un amortissement correspondant des rotations des axes.In the case illustrated in FIG. 12, the piston 36 is secured to the bundle 29, while the cylinder 38 is secured to the frame 39 supporting the end articulation axis (13 for example). In this case, the damping is linked to a corresponding damping of the rotations of the axes.
On se référera maintenant plus particulièrement à la figure 13 dans laquelie seule la zone médiane d'une structure de sustentation de l'aéronef a été représentée. Au moins sensiblement dans le plan transversal médian perpendiculaire aux ailes 5,6 de l'ensemble aile supérieure - aile inférieure, on prévoit au moins un dispositif d'étaiement 40 reliant les ailes supérieure 5 et inférieure 6. Le dispositif d'étaiement 40 comprend au moins une barre 41, notamment métallique, éventuellement pourvue d'un dispositif d'amortissement 42 tel que, par exemple, un ensemble piston-cylindre, de'préférence du type oléo-pneumatique à flexibilité variable.Reference will now be made more particularly to FIG. 13 in which only the central zone of a support structure of the aircraft has been shown. At least substantially in the median transverse plane perpendicular to the wings 5, 6 of the upper wing - lower wing assembly, at least one shoring device 40 is provided connecting the upper 5 and lower wings 6. The shoring device 40 comprises at least one bar 41, in particular a metal bar, optionally provided with a damping device 42 such as, for example, a piston-cylinder assembly, preferably of the oleopneumatic type with variable flexibility.
Comme cela est schématisé sur la figure 6, le dispositif d'étaiement 40 peut également comprendre au moins une barre 48 souple par construction ou initialement cambrée.As shown diagrammatically in FIG. 6, the shoring device 40 can also include at least one flexible bar 48 by construction or initially arched.
Chaque barre est reliée, à chaque extrémité, à un caisson 43 prévu dans l'aile correspondante 5,6 et constitué de deux demi-caissons espacés symétriques, formés de nervures espacées, notamment métalliques, interne 45 et externe 44 dont l'espace entre elles est rempli d'un matériau 46, notamment synthétique. Les nervures internes 45 dépassent de la surface de l'aile de façon à permettre la liaison, notamment par une articulation 47, avec la barre. On notera que la position de fixation du dispositif d'étaiement peut être déplacée, selon les formes de construction particulières des structures de sustentation, le long de la largeur de l'aile, notamment pour obtenir un effet de pinçage des bords de fuite.Each bar is connected, at each end, to a box 43 provided in the corresponding wing 5,6 and constituted by two symmetrical spaced half-boxes, formed by spaced ribs, in particular metallic, internal 45 and external 44, the space between it is filled with a material 46, in particular synthetic. The internal ribs 45 protrude from the surface of the wing so as to allow the connection, in particular by a joint 47, with the bar. It will be noted that the fixing position of the shoring device can be moved, depending on the particular construction forms of the lifting structures, along the width of the wing, in particular to obtain a clamping effect on the trailing edges.
L'action principale de ce dispositif d'étaiement sera de limiter la déformée de l'aile comprimée en aplatissant sa zone centrale, et, au contraire, de cambrer la zone central de l'aile tendue. Tout se passe comme si ce dispositif d'étaiement permettait de transférer une partie de l'énergi élastique accumulée, lors de la déformation, de l'aile comprimée à l'aile tendue.The main action of this shoring device will be to limit the deformation of the compressed wing by flattening its central zone, and, on the contrary, arching the central zone of the stretched wing. Everything happens as if this shoring device made it possible to transfer part of the elastic energy accumulated, during deformation, from the compressed wing to the stretched wing.
On notera enfin que les ailes, et notamment leur revêtement peuvent être fabriquées en profil extrudé d'alliage d'aluminium, à profil constant, comme cela est, par exemple décrit dans la demande de brevet français nO 83 08725 ; les parties intérieures du profil creux ainsi formé étant, évent tuellement, raidies par des matériaux composites à structur en nid d'abeille. Finally, it should be noted that the wings, and in particular their coating, can be made from an extruded aluminum alloy profile, with a constant profile, as is, for example, described in French patent application No. 83 08725; the interior parts of the hollow profile thus formed possibly being stiffened by composite materials with a honeycomb structure.
Claims (14)
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FR8504037A FR2579169B3 (en) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | AIRCRAFT COMPRISING AT LEAST ONE SUPPORT STRUCTURE HAVING AT LEAST TWO OVERLAPED WINGS |
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FR2579169B3 (en) | 1987-05-29 |
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