FR2703653A1 - Ailes modulaires faciles à construire et monter pour principalement les aéronefs légers. - Google Patents

Abstract

Aile modulable à la construction et au montage, principalement destinée aux ultra-légers motorisés. A une partie porteuse caissonnée et rigide 1 s'ajoute une partie arrière, porteuse aussi, entoilée sur des baleines 4 et 5 à fixations rapides sur 1 et à flexibiltés variables.

Description

Il est de plus en plus fréquent, en aviation légère, de demander aux appareils d'être aisément démontables en éléments les moins volumineux pour pouvoir être facilement transportables et stockables.

S'il est très souvent possible d'avoir satisfaction, dans ce domaine avec la cellule, par contre, les voilures posent le plus souvent des problèmes.

En effet, leur dimension (envergure) et, surtout leur surface en font des éléments d'instabilité, sur route, par la prise au vent. Ceci sans compter les difficultés de manutention.

Le transport de demi-voilures entières, est une chose courante: le démontage et remontage, sur place, par une seule personne sont exclus.

Ceci nous conduit, directement, aux ultra-légers motorisés, surtout pendulaires dont on s'efforce, au maximum, de simplifier les procédures de mise en vol et de stockage.

L'inconvénient des solutions apportées sur les voilures courantes de ces appareils, a ce problème, c'est une perte notable de performances aérodynamiques par manque de rigidité et un profilage médiocre (pénalisant surtout la vitesse).

Le but de l'invention est de réaliser des voilures d'ultra-légers motorisés notamment (sans exclusive) peux couteuses à construire, très modulaires et aisément transportables.

Transformer un avion en objet aisément stockable, ou, transportable n'est pas une opération rare; on peut même dire que ce fût une des premières préocupations des précurseurs de l'aviation: l'Eole de C. ADER par exemple avec ses ailes qui se repliaient telles, celles d'une chauve-souris.

On peut citer aussi:
Les ailes des avions de l'aéronavale
Le démontage des ailes des avions légers et des planeurs
Les ailes Rogallo
Les parapentes
Les voilures tournantes libres (autogyres)
Et surtout, les ailes Delta rigides, destinées au vol libre, telle que par exemple: "L'odyssée" de Bright Star Gliders, le "Rubicon" de Peter Erb.

Le système de repliage dit "chaussette devon Perret, etc.....

Toutes ces ailes delta peuvent se replier, plus ou moins aisément tout en étant rigides, une fois montées.

L'invention revendiquée ici, a les mêmes objectifs, mais avec des moyens nouveaux qui permettent d'obtenir des ailes de même usage que celles citées, mais plus économiques à fabriquer, très modulables pour obtenir des caractéristiques personnalisées et de très bons rapports vitesse-portance.

Les figures jointesci-après, feront mieux comprendre les avantages de l'invention.

La Fig.l montre une coupe du profil selon 17 Fig. 2 d'une demi-aile conforme à l'invention et son taçage au compas.

La Fig.2 est une vue en plan d'une aile conforme à l'invention assemblée.

La Fig.3 est une coupe selon 15 Fig.2 de la partie avant -rigide de l'aile
Fig.2 avec le début de l'entoilage arrière.

La Fig.4 montre la disposition des baleines de la partie arrière de l'aile.

La Fig.4' est un exemple de finition rapide d'un bord de fuite démontable.

La Fig.5 montre l'exemple de baleines avec ses dispositifs de fixation et d'accrochage.

Les Fig. 6 et 6' sont un exemple (sans valeur d'échelle) de fixation des demi-ailes, selon l'invention sur une pièce de liaison, portant les dispositifs de variations possibles de centrage de voilure.

La Fig.7 montre deux exemples de finition de bout d'envergure.

La Fig.8 montre des variant:es aux Fig. 1 et 2.

La Fig.9 montre un autre mode de fixation des baleines de la partie arrière rendant plus rapides, les manoeuvres de repliage et déploiement.

La Fig.10 est un exemple d'une possibilité offerte par le dispositif de la Fig.9. La variation possible , au montage du "V" de la voilure.

A titre d'exemple de réalisation préférée de l'invention, mais non exclusive, voici la description d'une aile pour ultra-léger motorisé pendulaire:
Les appareils volants pendulaires utilisent généralement une voilure de type "aile volante" autostable en tangage et en lacet. Ce genre de voilure est toujours à bord d'attaque en "V", ce qui oblige à fabriquer séparement deux demi-ailes symétriques.

La Fig.l montre le profil (17 Fig.2) d'une demie-aile construite selon l'invention ; profil revendiqué dans celle-ci, mais non limitatif.

Il allie facilité de construction et de montage à d'excellentes performances à très faibles incidences ( zéro notamment).

La corde de ce profil est d'environ 10% ( corde: la plus grande épaisseur du profil).

Les profils intrados et extrados (inférieur et supérieur) du tiers avant 1 sont symétriques et générés par deux arcs de cercle de même rayon de centre 6 et 6' ( Fig.l : 2 et 3).

L'intrado des 2/3 arrière 4 est plat, éventuellement légèrement . - relevé au bord.de fuite (Fig.la). L'extra dos 5 est généré par un arc de cercle de rayon sensiblement double de ceux du 1/3 avant et de centre 7(Fig.l).

Le premier tiers avant (Fig.l et 2) est en "dur", par exemple en matériaux composites, caissomlés par des membrures (5 Fig.2 et 3).

Un tube 61 renforce le bord d'attaque.

C'est sur ce longeron 8 que viennent se fixer les baleines 4 et 5 (intrados, extrados) et les toiles 18 et 18' qui forment les 2/3 entoilés arrière de la demi-aile.

A cet effet, le longeron 8 porte dans ses épaisseurs 9 des inserts métalliques 19, filetés en bout qui reçoivent et maintiennent les baleines 4 et 5. Ces dernières, Fig. 5 et 3 ) possèdent à l'avant une tige guide métallique 20 filettée en bout ( 21 Fig. 5et 3) insérée en 22 (Fig 5).

Il est possible, tout en restant dans le domaine de l'invention de remplacer les filetages 21 et leurs correspondants des inserts 19 par une fixation type baillonnette ( rapidité de mise en place).

Les baleines 4 et 5 (Fig.5 et 3) sont équipées, à leur extrémité d'un insert portant, soit un anneau 23, soit un "bossoir" 23' ( forme T) ou 23 " forme en flèche ou ancre") qui permettent de les réunir à leurs extrémités par une filière 26 (Fig. 4et 4').

Le montage de la partie entoilée de l'aile se passe ainsi -vissage dans les inserts 19 des baleines de 18 et de 18'. La baleine d'intrados de 18 est très rigide; celle de l'extrados de 18' souple. On joint les extrémités des deux baleines (Fig.4) avec celles des autres baleines de la demie-aile, grâce à une filière 26, après avoir glisser les manchons 30 des toiles 18 et 18' sur ces baleines.

-les toiles 18 ( intrados) et 18' ( extrados) sont d'abord fixées sur le longeron 8 du 1/3 avant, grâce à une "latte" 27 Fig.3 par toile qui la coince par collage et rivetage 28: une ralingue 29 Fig.3, permet l'alignement avant collage, des toiles et aide a la tenue en arrachement.

La toile extrados 18' Eig.3 est montrée en cours de fixation sur le longeron 8, celle en intrados 18 Fig3 est présentée, installée et tendue ( même mode de fixation pour 18 et 18').

La Fig.4' montre la finition de la tension des toiles 18 et 18' grâce à une filière 31, passant par les anneaux 23 des baleines et des oeuillets 32 du bord de fuite; ce dernier, se trouvant ainsi réunit à la filière 26.

Pour terminer, on rabat la toile 24 Fig.4, qui est munie d'une fermeture genre "velcro" marque déposée ( accrochage par multi-points), sur l'extrados.

La flèche 25 Fig.4 donne le sens du pliqge des baleines 5 d'extrados.

Ce pliage est un arc de cercle pour une baleine de section constante, (exemple non limitatif Fig.l).

Toujours selon l'invention, on peut utiliser des baleines à flexibilité variable, donnant d'autres courbures d'extrados et d'intrados).

Les deux demie-ailes ainsi assemblées, sont montées sur la pièce d'assemblage 16 Fig.2 decrite Fig.6.

Les demie-ailes ont leurs 1/3 avant en dur, terminés par des membrures dépassantes 43.

La Fig.6 montre comment les deux demie-ailes sont bridées sur la pièce de jonction 16, par des deux cavaliers 34 et 34' Fig.6, serrés sur les axes 36 et 36' par un boulonnage 35, après que ces deux demie-ailes aient été emmanchées sur les tubes 10 de la pièce de liaison 16(Fig.1 et 6).

Le matereau du haubannage supérieur 37 et le triangle de pilotage 38 de l'aile, parachêvent, avec leurs étais la rigidité de l'ensemble.

Une vis 43 Fig.2, entrainant une poulie, bride les filières 26 des baleines en "différentiel". Un vérin de bout d'aile 33, convenablement encastré dans le 1/3 àv 1, parachèvent la tension de la partie toilée des demie-ailes et éventuellement. donne une certaine courbure à l'extrémité de l'aile.

L'aile ainsi assemblée, est montée sur le chariot du pendulaire, par l'intermédiaire d'une triangulation à axe libre fig.6, composée du mâtereau 40 Fig.6 et de la biellette 39, changeable ou réglable pour adapter le centre de portance de l'aile au centre de gravité du chariot: ceci est une caractéristique de l'invention. Sans transformer la géométrie revendiquée de ce montage, la biellette 39, eventuellement réglable, sera avec profit, remplacée par un petit verin 41 Fig.6 électrique, par exemple, permettant de faire varier en vol, la position du centre de portance de l'aile, par rapport au cadran 42 Fig.6 fixé au chariot pendulaire.

La Fig.61 montre 2 façons, conformes à l'invention, d'articuler l'ensemble aile triangulaire sur le chariot de l'ultra-léger motorisé.

Cest donc aussi une revendication du brevet.

On notera, de plus, que la présence de la triangulation décrite éloigne l'aile du point de pivotement sur le chariot, formant un "T"qui remplace un dièdre, question tenue en roulis.

La Fig.6'C montre une autre méthode de "triangulation" corrective d'un déplacement, en vol, du centre de portance de la voilure, conformément à l'invention.

En dessous du point de pivotement en tangage de l'aile, on dispose un minicabestan 63, qui manoeuvrera en sens inverse (sens des flêches, par exemple) deux tendeurs élastiques K et K' prétendus. Ceci permet d'appliquer à l'aile une force de tangage antagoniste au centre de voilure du moment.

Toujours selon l'invention, le cabestan 63 peut être avantageusement placé sur l'aile; les tendeurs accrochés au chariot de façon adéquat avec le roulis; la tension au repos des tendeurs est de deux fois le débattement en tangage, pour chacun.

Tel qu'à été montré chaque demi-aile, on peut se rendre compte que les extrémités des parties toilées ne sont pas bouchées.

La Fig.7 montre deux façons, à titre d'exemple non limitatif, d'habiller les bouts d'ailes, selon, éventuellement, des nécessités de vol.

44 de la Fig.7 représente une simple plaque profilée de terminaison de profil, destinée à casser, par exemple les tourbillons de bouts de voilure. L'aileron incliné 45 Fig.7 est destiné, par exemple, à augmenter la raideur en roulis de l'aile. Il' est possible, selon l'invention, d'ajouter aussi un élément prolongateur d'aile pouvant, lui aussi être fini à son extrémité par un appendice adapté.

La Fig.8 montre deux variantes de l'invention qui illustrent bien la qualité de modularité recherchée.

F 8a: c'est l'aile telle que décrite Fig.1 et 2, mais à laquelle on rajoute une partie en dur 46, pouvant porter par exemple, un aileron 47 et fixée, appuyée sur les baleines 5 et 4, par un tirant léger 48, vissé dans un insert 60 dans le longeron de l'avant 1 de l'aile.

Fig.8b: on rajoute à la partie 1 de l'aile des Fig. 1 et 2 une autre partie en dur 46 centrée et tenue en appui par des troncs de pyramide 50 rajoutés, par exemple, sur le longeron de 1 Fig. 1 et 2. 49 est fixé sur 1 par des légers tirants 48, qui grâce au centrage des troncs de pyramide, peuvent être orientés de façon adéquat, pour servir de barre de pression (tenue aux efforts de traînée de l'aile, par exemple).

L'aile de la Fig.8 b, se termine par exemple non limitatif,
par une partie baleinée 5 et 4 Fig. 1-2 et 8 et toilée: on peut toujours selon la modularité revendiquée dans l'invention, équiper l'aile décrite en F 8 b, d'une partie arrière rigide, assemblée comme 49 Fig. 8 b.

La figure 9 montre une autre disposition des baleines 4 et 5
Fig.4 et 5 revendiquée dans l'invention. Elles font un ensemble monobloc avec une pièce commune 51, reliée au longeron 8 par une charnière. L'ensemble 4-5-51 peut débattre angulairement selon les flêches 52, presque sans jeu à l'intérieur d'un secteur 53, lié de façon rigide au longeron 8 Fig.1 et 9.

Cet ensemble 4-5-51 est introduit dans 53, qui est demensionné en conséquence, avant que les baleines 4 et 5, équipées de la toile de la voilure, ne soient réunies par leur bord de fuite: on fixe après la charnière de 51 au longeron 8.

La figure 9a, montre un exemple non limitatif de mise en place rapide de la partie toilée d'une demi-aile, telle que revendiquée Fig. 1 et 2.

54 sont des baleines installées tel que prévu Fig. 3-4-5. 55 est le déploiement des ensembles baleines tel que Fig. 9, grâce au filin 56. On peut, selon l'invention, utiliser le même procédé Fig.9, pour réaliser, à partir de l'autre côté d'un longeron, une partie avant d'aile, par exemple, un bord d'attaque rigide ajouté comme la partie arrière de F 8a. Ceci permet d'obtenir une aile totalement repliable, mais évidemment moins performante que celles selon les Fig. 1 et 2 (plus de haubannage) entre autre.

La Fig. 10 montrecomment on peut faire varier les angles des ensembles baleinés de la Fig.9 pour retrouver un "filage" correct dans le sens du vol du nervurage, de la partie toilée d'une aile type F 1 et 2, dont on a accentué le "V" en modifiant la pièce de liaison 16 Fig. 2 et 6.

L'emplanture de l'aile 57 et le bout de celle-ci 57'sont raccordées à la partie rigide 1, à la pièce de liaison 16 et à la partie arrière entoilée, par un entoilage complémentaire "sur mesure" terminé pour 57', par un panneau de finition 44 Fig.7, pivotant en 58 et raidi avec l'extrémité du bord de fuite par le vérin 33 Fig.2, selon la flêche 59.

Toujours selon l'invention, il est possible d'agencer la pièce de liaison 16 Fig.2-6-10, de façon à donner un dièdre positif ou négatif aux deux demi-ailes Fig.2.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux applications, à partir d'une partie avant d'aile rigide symétrique, qui n'est donnée que
comme exemple.

Le but de l'invention décrite ci-dessus, est la création d'ailes
d'aéronefs légers modulables à la construction (structure) au transport
(démontage) et en vol (centre de-voilure).

Claims (17)

REVENDICATIONS

1) Voilure en flèche démontable, pour principalement ultra-légers motorisés,

à montage rapide, constituée de deux demie-ailes, caractérisés en ce que

chacune de ces dernières, comprend au moins une partie en "V" rigide, multi

caissonnée par des membrures et fermée sur l'arrière par un longeron 8

porteur de moyens de fixation rapides, d'une partie entoilée arrière.

2) Voilure selon revendication 1 avec caisson cloisonné de la partie avant

caractérisée en ce que son profil est constant, symétrique, donc tirable

éventuellement d'un même moule, pour les deux demie-ailes.

3) Voilure selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les cour

bures symétriques du profil 1 sont tracées au compas à partir de rayons

symétriques et identiques, passant tangents au longeron 8 de 1.

4) Voilure selon revendication 1,2 et 3 caractérisée en ce que sa partie arrière

est entoilée sur des baleines 4 et 5 à flexibilités différentes1 éventuellement

variables, gainées (30) dans la toile de revêtement, puis rapprochées en force

et fixées bout à bout par deux (4 et 5) au bord de fuite.

5) Voilure selon revendication 4 caractérisée en ce que les baleines de nervurage

4 et 5 s'enfichent dans le longeron arrière 8 de la partie rigide 1, grâce

à une fixation rapide, telle que vissage ou baillonnette.

6) Voilure selon revendications 1,2,3 et 4, caractérisée en ce que le profil de

l'extrados entoilé 5, est formé par la flexion de la baleine 5, beaucoup

plus souple que la baleine 4 de l'intrados et forme un arc de cercle de rayon

double, de celui des profils rigides de 1, la corde de la voilure finie, étant

voisine de 10%.

7) Voilure selon revendication 1,2,3 et 4, caractérisée en ce que les membrures

33 de fins des bouts d'ailes, dépassent du profil.

8) Voilure selon revendication 1, caractérisée en ce qu'elles sont reliées

ensemble, par une liaison 16, grâce à un "clampage" 34 rapide des membrures

dépassantes ; clampage léger, ne faisant que maintenir la position des demi

ailes, dont les contraintes de trainée et portance1 sont subies par les

longerons coulissantes ( tubes) 10.

9) Voilure selon revendication 1,2,3 et 4 ayant une pièce de liaiason 16 de

faible épaisseur et caractérisée en ce qu'elle porte une triangulation 39-40

de liaison à l'aéronef, conportant une pièce mobile 39 ( au moins) de réglage

du centre de portance de la voilure.

10) Voilure selon revendication 1,2,3 et 4, caractérisée en ce qu'elles est munie

d'une triangulation de liaison 40-41 dont la biellette de réglage 39 du

centre de portance, est remplacée directement par un vérin électrique, par

exemple.

11) Voilure selon revendications 1 et 4, caractérisée en ce queIesmembrures

dépassantes 33 de la partie rigide 1, possèdent aussi des inserts de fixation,

permettant de finir les bouts d'ailes, avec différentes surfaces addition

nelles ou correctrices de vol ( 44, 45 par exemple).

12) Voilure selon revendication 1, 4 et 11, caractérisée en ce que l'on peut

terminer lesbord de fuite entoilée de la partie arrière de l'aile, par une

partie rigide 46 portant, éventuellement, un aileron mobile ou fixe 47.

13) Voilure selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que, à la

partie rigide caissonnée 1, peut, avant la partie entoilée de l'arrière, selon

les revendications 5 et 6, s'insérer, une autre partie rigide, caissonnée

aussi comme 1 par des membrures (49) et un longeron arrière.

14) Voilure ayant deux demie ailes rigides 1 avec caissonnage ajusté 49, selon

revendication 13, caractérisée en ce que leurs surfaces de contact 50, se

présentent sous formes emboitables de troncs de pyramide, donc avec une

tenue multi directionnelle aux efforts.

15) Voilure selon revendication 1 composée de deux demie ailes rigides 1 et

de deux caissons additionnels 49, caractérisés en ce que, grâce à la tenue

multi-directionnelle de leurs surfaces de contact, leurs barres d'assemblage

48, peuvent être orientées au mieux des compressions de la trainée et de

la portance.

16) Voilure selon revendication 1,2,3 et 4 ayant des baleines d'intrados 4

et d'extrados 5, selon les revendications 4,5 et 6, caractérises en ce qu'elles

sont fixées solidaires à leur base, par une-pièce 51 pivotant sur le longeron

arrière 8 de la partie avant 1 et prisonnière, avec le minimum de jeu d'un

secteur 53, lié ( ou faisant partie) au longeron 8.

17) Voilure selon les revendications 1,2,4, 9 et 16, caractérisée en ce que

la pièce de liaison 16, présentant, éventuellement un "V" propre, les baleines

( 4, 5, 53) de la partie entoilée sont alignées par rotation des axes des

pièces d'assemblage 48, dans le sens de l'écoulement de l'air en- vol.

élastiques prétendus.

63 mis sous l'axe de pivotage, tangage actionnant en opposés, deux tendeurs

changement du centre de portance en vol, est corrigible, grâce à un cabestan

189 Voilure selon les revendications 1, 2, 4, 9 et 16, caractérisee en ce qu'un