FR2681832A1

FR2681832A1 - Dispositif de gouvernes d'avion a geometrie variable.

Info

Publication number: FR2681832A1
Application number: FR9112331A
Authority: FR
Inventors: Foulgoc Patrick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1993-04-02

Abstract

L'invention concerne un dispositif destiné aux avions possédant deux gouvernes au moins et qui permet de varier l'angle des plans contenant les gouvernes par rapport au plan vertical. pour que les gouvernes viennent en nouvelle position indice 5. Pour cela, on fera porter chaque gouverne (1) par un ou des cylindres ou cônes, des fractions de cylindres ou cônes tels des demi-cylindres, ou des articulations qui pourront porter également d'autres voilures et qui pourront touner autour d'un axe indice 14 parallèle au plan de la gouverne et parallèle au plan des ailes et donc, très probablement dans la direction du mouvement de l'avion, et la direction de poussée du ou des moteurs. On pourra imaginer de porter chaque gouverne sur un cylindre creux (6) entourant un moteur (4) et tournant autour de celui-ci.

Description

On connaît déjà des principes de voilures d'avion à géométrie variable. Ceux-ci sont toutefois appliqués pour les ailes et sont destinés d'une part à modifier la portance et l'aérodinamisme de l'avion et d'autre part à modifier son encombrement latéral, c'est à dire sa largeur.

Quand bien même cette technique est éprouvée, elle possède plusieurs inconvénients:
Elle fragilise l'aile.

Elle l'alourdie également par la présence dans la voilure, pour la plupart du temps d'un mécanisme massif parce qu'il doit être résistant du fait que les contraintes appliquées sur l'aile lui sont entièrement communiquées.

Elle ne permet pas un aérodynamisme excellent et donc amène, par rapport à la voilure fixe, même dans la configuration aérodynamique la plus optimale, une perte de cet aérodynamisme.

Enfin, le gain de place est insuffisant et inférieur à 40% pour l'encombrement latéral.

La conséquence de ceci est que cette technique à été employée pour certains types d'avions uniquement et qu'elle n'est pas envisagée pour les futures avions dont on réclame de grandes performances.

Nous proposons une technique qui ne remplace pas à proprement parlé la géométrie variable précédente puisqu'elle ne concerne pas l'encombrement latéral de l'avion. par contre, elle satisfait bien des problèmes qu'a essayé de résoudre la géométrie variable:
D'une part elle modifie l'aérodynamisme de l'avion de manière à lui procurer une réelle adaptation aux différentes phases de sa mission. En effet on peut énumérer les paramètres qui sont modifiés: - L'aérodynamisme par la possibilité d'alignement du plan des gouvernes sur le plan des ailes. Si cela présente des problèmes de stabilité, ces problèmes peuvent être évités par une solution que nous présenterons au cours de ce descriptif, mais également par d'autres solutions connues de l'homme de l'art et qui s'appliquent la plupart du temps aux grandes vitesses.

- D'autre part la signature radar qui deviendra minimale lors de l'alignement du plan des gouvernes sur celui des ailes évoqués précédemment et nettement diminuée selon l'angle d'inclinaison de ces plans qui peut, selon la configuration de l'appareil atteindre plus de 200 autour de son axe de rotation et même passer en dessous des ailes. En outre, le voisinage de cet angle d'inclinaison avec l'angle du plan de l'aile, même sans que ces derniers soient similaires, entraine une diminution de la signature radar par la traînée.

Le mécanisme faisant varier la configuration est simple donc fiable. II n'est pas volumineux et n'entraine qu'un supplément de masse négligeable et sans aucune comparaison avec les dispositifs appliqués à la géométrie variable conventionnelle.

Les contraintes appliquées à la gouvernes ne varient presque pas en fonction de la géométrie choisie ormis la position d'alignement de la gouverne sur le plan de l'aile qui diminue considérablement la contrainte frontale et peut modifier avantageusement la portance de l'aile sans nuire au pouvoir de pénétration de l'avion.

Les contraintes appliquées sur la gouverne par la pression frontale de l'air et son écoulement le long de sa surface, lorsque le plan des ailes est parallèle à la direction du mouvement, sont dirigées dans le plan de la gouverne et de son axe de rotation et ne produisent donc que peu d'effort sur l'articulation de ladite gouverne, et sans que cet effort tende à modifier le choix de la géométrie opéré: ces contraintes n'entraine pas de rotation selon l'axe d'articulation. Lorsque le plan des ailes n'est pas parallèle à la direction du mouvement de l'avion, par exemple quand l'avion grimpe, alors l'effort produit par la pression de l'air sur la gouverne tend à faire tourner cette gouverne et l'on prévoira un système de blocage de la rotation.Des systèmes de blocage résistants sont connus de l'homme de l'art, tels que le maintient de l'angle par l'enfoncement d'ergots sur la charnière ou le cylindre.

Enfin on obtient un gain d'encombrement de nature différente que par la technique habituelle puisque la modification porte sur l'encombrement vertical, mais ce gain se révèle aussi précieux et d'un rapport beaucoup plus important puisqu'avec une hauteur de gouverne égale à la moitié de celle de l'avion, on obtient un rapport de 50%, rapport inexistant pour la technique conventionnelle.

On pourrait même envisager de rentrer les trains d'atterrissage en mettant l'avion sur cal les par exemple et ainsi n'avoir pour encombrement vertical que l'épaisseur du fuselage.

On peut de toute façon cumuler les deux techniques pour ajouter les gains d'encombrement de celles-ci.

La technique employée est simple. Comme nous l'avons dit, nous joignons la gouverne à l'avion par un dispositif qui permet à cette gouverne une rotation selon un axe parallèle au plan de la gouverne et parallèle au plan des ailes de l'aéronef.

Cette technique sera employée sur des avions comportant au moins deux gouvernes. En effet, quelque soit l'angle de la gouverne choisi, il convient de conserver une symétrie par rapport au plan médian et longitudinal de l'avion. Or cette symétrie, pour une gouverne non verticale, ne peut être respectée par une gouverne seule et on a donc besoin de deux gouverne dont les plans ont des angles opposés par rapport au plan de symétrie. On peut imaginer un nombre de gouvernes multiple de 2 ou impair avec dans ce dernier cas au monis une gouverne fixe. Bien entendu, ces dernières hypothèses sont plus qu'improbables.

On joindra la gouverne à l'avion par l'intermédiaire d'une articulation du type charnière. Une solution plus efficace et plus fiable consiste à porter la gouverne su un cylindre ou une fraction de cylindre comme un demi-cylindre par exemple, ce cylindre ou fraction de cylindre étant creux. Celui-ci entourera le fuselage sur une longueur pouvant être celle de l'intersection entre la gouverne et le fuselage de sorte que toute la gouverne est soudée au cylindre. Le cylindre entourera par exemple l'extrémité du réacteur. des dispositifs permettant de faire entrer le cylindre ou fraction de cylindre en rotation sont variés et connus de l'homme de l'art.

On peut imaginer qu'une même gouverne soit contenue dans deux plans différent dont l'intersection est située sur la gouverne,
I'axe de l'intersection étant de préférence confondu avec la direction de déplacement de l'avion et donc parallèle à l'axe de rotation de la gouverne. La gouverne en position verticale aura ainsi sur son extrémité une courbure, un plan oblique ou perpendiculaire au plan de la gouverne et d'une surface beaucoup moins importante. De cette manière, même si la gouverne est en position horizontale, ce plan ou cette courbure, situé à l'extrémité de la gouverne ne sera pas, lui, horizontal et constituera une gouverne d'une surface moins importante qui sera suffisante pour des vitesses élevées.

Une autre solution est de faire porter par l'articulation, le cylindre ou la fraction de cylindre plusieurs gouvernes, contenues donc dans des plans différents, et possédant un angle entre éux. La rotation des gouvernes portées par un même élément conservera donc le même angle entre ces gouvernes de sorte que si une gouverne se retrouve dans le plan horizontal,
L'autre ne le sera forcément pas.

Ces dernières propositions permette à l'avion qui aura sa gouverne la plus importante dans le plan des ailes de conserver une stabilité par la présence de plans de moindre importance non alignés sur les ailes et qui, s'ils ne suffiraient pas à faible vitesse pourraient s'avérer satisfaisant pour des vitesses plus élevées.

Ce descriptif sera résumé dans la description suivante annexée des dessins dans lesquels:
En planche 1/3, la figure n"l montre une vue schématisée de l'arrière d'un avion avec notre principe. En indice 1, les gouvernes ont une position verticale, position qui peut changer selon la rotation indice 2. Par une rotation de 90 , la gouverne viendra se positionner en indice n"5 pour se situer le long du plan de l'aile indice 3. Les moteurs se trouvent en indice n"4. La figure n"2 montre cet avion par une vue latérale avec un cylindre portant la gouverne en indice n"6, le cylindre pouvant tourner et entourant, ici, le moteur indice 4.

En planche ne2/3, la figure n"3 montre le principe appliqué à des gouvernes qui comportent une extrémité oblique en indice n"7.

Cette extrémité, par rotation de 90" indice 8, constituera une gouverne de moindre importance.

La figure n"4 montre notre principe avec une articulation, ou un cylindre ou cône portant plusieurs gouvernes de différentes importances et entraînées, de la même manière par la rotation.

En indice n"9, la gouverne la plus importante se retrouve en position verticale tandis que la gouverne indice 10 se situe sur le plan des ailes, entre celles-ci. Par la rotation indice 11, la gouverne 10 se retrouve en position indice 12 tandis que la gouverne 9 se situera sur le plan de l'aile en indice 13. On peut imaginer la gouverne 10 sur le plan de l'aile mais à l'extérieur des moteurs pendant que la gouverne 9 est en position verticale, de sorte que cette dernière en position horizontale amènera la gouverne 10 "en bas" et donc sous l'avion.

En planche 3/3 la figure 5 représente un avion en perspective avec notre principe appliqué à ses deux gouvernes (1).pouvant tourner autour des axes indice 14. grâce à la rotation de cylindres indice 6 entourant les moteurs indice 4. Les gouvernes emprunteront leur nouvelle position indice 5. Cette planche est une perspective de la figure 1 et sert à illustrer l'abrégé.

L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et on pourra prévoir d'autres variantes du dispositif sans pour cela sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1- Dispositif de gouvernes d'avion à géométrie

variable caractérisé en ce que, pour un aéronef portant deux gouvernes (indice 1) au moins, chacune desdites gouvernes pourra subir une rotation (2) autour d'un axe parallèle au plan de cette gouverne et parallele à celui des ailes. De cette manière, on obtient de nouvelles configurations de l'aéronef parmis lesquelles ces gouvernes auront leur plan (5) parallèle à celui des ailes (3).

2- Dispositif de gouvernes d'avion à géométrie variable selon la revendication n01 caractérisé en ce qu'on pourra bloquer et débloquer toute rotation de chaque gouverne par un mécanisme connu de l'homme de l'art.

3- Dispositif de gouvernes d'avion à

géométrie

variable selon la revendication n01 caractérisé en ce que chaque

gouverne est portée par un cylindre ou cône (6), un demi cylindre

ou cône ou autre fraction de cylindre ou cône, cette pièce sera creuse, entourera une partie de la surface fixe de l'avion et pourra tourner autour de cette surface fixe, selon un axe

parallèle au plan de la gouverne et parallèle au plan des ailes. La gouverne fixée au cylindre sera entrainée dans la rotation.

4- Dispositif de gouvernes d'avion à

géométrie

variable selon la revendication n01 caractérisé en ce que chaque gouverne pouvant subir une rotation sera constituée de deux plans parallèles à l'axe de rotation mais qui auront entre eux un angle non nul. L'intersection de ces deux plans sera sur la gouverne. Le plan indice 7 situé à l'extrémité de la gouverne et donc oblique par rapport à celle-ci sera donc entraîné dans la rotation de la gouverne avec un même angle de rotation (8).

5- Dispositif de gouvernes d'avion à géométrie variable selon la revendication n01 caractérisé en ce que chaque gouverne pouvant subir une rotation aura son extrémité courbée,

I'axe du rayon de courbure étant parallèle à l'axe de rotation de la gouverne.

6-Dispositif de gouvernes d'avion à géométrie variable selon la revendication n01 caractérisé en ce que la partie mobile qui porte chaque gouverne (9) pouvant tourner portera une autre gouverne (10) dont le plan est parallèle à l'axe de rotation mais qui possède un angle non nul avec le plan de la première gouverne. Cette autre gouverne subira donc elle aussi la même rotation.