FR2766454A1 - Avions et planeurs ultralegers a suspension antirafales - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un planeur ultraléger antirafales ayant une aile haute (OQ) en arc élastique à pilotage par courbure et une suspension (AOQB) à correction d'assiette (15, 17, 20) reliant ladite aile à un habitacle (AB), caractérisé en ce que ladite suspension comprend, en combinaison avec tous ressorts appropriés (13) :- au moins une barre en U antiroulis dont l'âme (A) de torsion est disposée transversalement et dont les deux bras (AO) sont inclinés vers le haut et l'avant afin de s'articuler avec l'aile (en O);- au moins un autre levier (BQ) situé plus en arrière et également articulé sur l'aile (en Q);de façon à constituer en élévation un " 3 barres " dont la base (AB) sur l'habitacle est plus longue que la distance entre lesdites articulations avant (O) et arrière (Q) de l'aile. Une telle cinématique accroissant les variations d'incidence (i) de l'aile, à débattement vertical donné.
Description
Par avion, il est entendu par la suite : un appareil volant dont la portance aérodynamique s'obtient par simple translation ; sans recours à une voilure tournante. Et par planeur : non seulement la cellule d'un appareil de ce genre et qu'il soit ou pas muni d'un groupe moto-propulseur, ce qui sousentend la combinaison d'au moins une aile portante avec tous dispositifs de stabilisation/pilotage ; mais plus particulièrement un appareil voué au vol à voile.
Le brevet français No. 2 743 350 du 5 Janvier 1996 décrit ainsi un planeur léger sinon ultraléger comprenant une aile haute semi-rigide qu'on peut dire "en arc", montée sur une suspension dont le point (fixe) de pivotement en tangage se situe assez en avant du maître-couple de l'aile pour être sensible aux variations de portance aérodynamique (Cz et non seulement au moment Cm). De plus, ladite suspension inclut ce qu'on nomme en automobile un dispositif de correction d'assiette --ici d'incidence nominale d'aile--. L'aile a un intrados flexible, de préférence dédoublé pour former une vessie plate dont le gonflage par demi-aile (simultanément et/ou différentiellement) permet de faire varier instantanément la courbure de la ligne moyenne de l'aile. L'incidence est donc affectée à sa seule autorégulation mécanique ; alors que la courbure sert à un pilotage "deux axes" en portance et roulis et que l'obtention temporaire d'un facteur de charge vertical différent de l'unité est réalisée par correction d'assiette. L'art antérieur ne prévoyait ni une dissociation aussi claire des rôles de l'incidence et de la courbure ; ni l'affectation principale de cette dernière au pilotage ; ni un moyen simple de satisfaire aux exigences particulières et temporaires en portance, durant les phases de vol que sont : virages à forte inclinaison, ressources et décollage ou atterrissage, enfin amorce de piqué.
Les essais en soufflerie d'aile "en arc à double corde" et de gonflage d'intrados grâce à la pression dynamique ont montré la faisabilité du pilotage par variation de courbure. Même à petite échelle et compte tenu des imperfections de maquettage, avec une épaisseur de l'ordre de 7 à 8% et pour une incidence nulle, une variation de portance d'environ 25% a été facilement obtenue.
Mais de plus, de façon inattendue et par comparaison avec les essais de
G. EIFFEL -vers 1910 d'une aile plan-convexe rigide d'épaisseur voisine mais d'extrados à section circulaire--, une finesse Cz/Cx double a été mesurée. On doit donc admettre que l'extrados en arc favorise un écoulement naturellement laminaire (en anglais NLF) ; en raison du maître-couple situé vers la mi-corde, mais probablement aussi de la loi de courbure croissant continûment du bord d'attaque à ce maître-couple.
G. EIFFEL -vers 1910 d'une aile plan-convexe rigide d'épaisseur voisine mais d'extrados à section circulaire--, une finesse Cz/Cx double a été mesurée. On doit donc admettre que l'extrados en arc favorise un écoulement naturellement laminaire (en anglais NLF) ; en raison du maître-couple situé vers la mi-corde, mais probablement aussi de la loi de courbure croissant continûment du bord d'attaque à ce maître-couple.
La présente invention concerne plus particulièrement le mécanisme de suspension de l'aile d'un tel planeur ; dont une réalisation simple par "bras tiré(s)" à pivot amont fixe avait été donnée en exemple audit brevet.
Elle vise à en améliorer les caractéristiques fonctionnelles par une meilleure intégration architecturale, afin de réduire le poids et la traînée du planeur ; tout en favorisant l'autostabilité et une bonne transmission des efforts liés au roulis comme à la gravité ou inertie.
Non seulement la liaison aile/habitacle selon l'invention satisfait-elle de façon compliante tous les impératifs classiques en aviation et propres à sa fonction première antirafales mais encore elle vise explicitement à:
- réduire toute interaction aérodynamique entre aile et habitacle;
- accroître, relativement au moins au "bras tiré", la variation d'incidence correspondant à une variation donnée de portance ; et de plus voir toute variation fortuite d'incidence -en ascendance par exemple s'accompagner d'un avancement du centrage (inversement en cas de rabattant), ce qui accroît l'autostabilité de l'appareil;
- se prêter à une réalisation légère et assez simple, par recours systématique à des organes réduisant les contraintes de flexion voire précontraints ; de faible traînée propre ou situés de préférence dans l'habitacle ; enfin d'une technologie voisine de l'automobile, donc éprouvée et de coût raisonnable.
- réduire toute interaction aérodynamique entre aile et habitacle;
- accroître, relativement au moins au "bras tiré", la variation d'incidence correspondant à une variation donnée de portance ; et de plus voir toute variation fortuite d'incidence -en ascendance par exemple s'accompagner d'un avancement du centrage (inversement en cas de rabattant), ce qui accroît l'autostabilité de l'appareil;
- se prêter à une réalisation légère et assez simple, par recours systématique à des organes réduisant les contraintes de flexion voire précontraints ; de faible traînée propre ou situés de préférence dans l'habitacle ; enfin d'une technologie voisine de l'automobile, donc éprouvée et de coût raisonnable.
Plus particulièrement, l'invention concerne un avion ou planeur ultraléger antirafales ayant une aile haute en arc élastique à pilotage par courbure et une suspension à correction d'assiette reliant ladite aile à un habitacle, caractérisé en ce que ladite suspension comprend, en combinaison avec tous ressorts appropriés
- au moins une barre en U antiroulis dont l'âme de torsion est disposée transversalement et dont les deux bras sont inclinés vers le haut et l'avant afin de s'articuler avec l'aile
- au moins un autre levier situé plus en arrière et également articulé avec l'aile; de façon à constituer en élévation un "3 barres" dont la base sur l'habitacle est plus longue que la distance entre lesdites articulations avant et arrière avec l'aile. Une telle cinématique accroissant les variations d'incidence de l'aile à débattement vertical donné.
- au moins une barre en U antiroulis dont l'âme de torsion est disposée transversalement et dont les deux bras sont inclinés vers le haut et l'avant afin de s'articuler avec l'aile
- au moins un autre levier situé plus en arrière et également articulé avec l'aile; de façon à constituer en élévation un "3 barres" dont la base sur l'habitacle est plus longue que la distance entre lesdites articulations avant et arrière avec l'aile. Une telle cinématique accroissant les variations d'incidence de l'aile à débattement vertical donné.
La suspension selon l'invention se présente essentiellement --en élévation-- comme ce que les mécaniciens nomment un "3 barres". Entendu par là que deux bras pivotants avant et arrière sont articulés transversalement afin de constituer un trapèze déformable dont la base (liée à l'habitacle ou fuselage) est plus longue que le côté supérieur mobile, horizontal à l'incidence près et solidaire de l'aile. Ces deux bras étant de plus notablement obliques par rapport au vent et l'arrière plus incliné vers l'horizontale que l'avant. Il en résulte que leurs prolongements se recoupent assez en avant du maître-couple de l'aile et au-dessus de celle-ci ; c'est là la définition même, en cinématique, du "centre instantané de rotation (C.I.R.) de ladite aile. Dans le cas du bras tiré de référence, le C.I.R. en est bien entendu le pivot avant ou amont ; et fixe. Une telle cinématique de suspension est complétée, de façon connue en soi, pas tous ressorts ou sandows, butées d'élastomère, amortisseurs et systèmes de correction d'assiette, de genre courant en automobile.
Suivant un mode préférentiel de réalisation, on prévoit deux "3 barres" droit et gauche, mais dont certains organes sont communs. En effet, les bras avant (respectivement arrière) sont les extrémités coudées d'une barre de torsion transversale, par exemple d'acier à section ronde ou à section rectangulaire feuilletée ; l'ensemble en U ayant ici encore une fonction antiroulis évidente, mais les bras prenant en traction une part notable des contraintes résultant du poids de l'habitacle, s'ils travaillent aussi en flexion.
La correction d'assiette peut être réalisée d'une façon unique et centralisée, à portée de main du pilote, comme suit : chaque barre antiroulis comporte en son milieu un troisième bras auxiliaire et plus court ; les deux extrémités de ces bras auxiliaires étant reliées par le mécanisme de correction d'assiette propre dit. Le bras avant est de préférence pendant et l'arrière montant. Un ressort auxiliaire et tout dispositif genre ridoir de marine, disposés en série, constituent ladite liaison faisant varier l'assiette. On notera -si la flexibilité du ressort auxiliaire doit être prise en compte dans le calcul venant ajuster la raideur globale de suspension à la pente de la courbe de portance, afin d'obtenir l'autolimitation mécanique directe des surcharges dues aux rafales qu'un tel dispositif de correction d'assiette agit en parallèles avec le ou les ressorts principaux de suspension. Mais qu'il est à double effet, en ce sens qu'il agit entre les deux barres de torsion; et qu'il peut avoir un effet vernier, en ce sens qu'une variation de longueur relativement faible de la liaison peut procurer celle d'incidence nominale désirée.
Selon une variante de réalisation le "3 barres" peut n'être transversalement dédoublé qu'à l'avant ou à l'arrière ; la suspension ne comportant alors plus que trois bras obliques.
Selon encore une autre variante, les ressorts principaux de suspension peuvent être -comme déjà décrit dans le brevet français No. 2 227 990 du 3
Mai 1973-- ceux-là mêmes du train d'atterrissage ; si une liaison par câbles ou équivalents est prévue entre aile et roues principales. Il en résulte, outre une certaine économie de masse, la possibilité pour le pilote de décollages et atterrissages à point nommé ; pour peu que la vitesse minimale de sustentation soit préalablement assurée.
Mai 1973-- ceux-là mêmes du train d'atterrissage ; si une liaison par câbles ou équivalents est prévue entre aile et roues principales. Il en résulte, outre une certaine économie de masse, la possibilité pour le pilote de décollages et atterrissages à point nommé ; pour peu que la vitesse minimale de sustentation soit préalablement assurée.
Enfin il va de soi que tous organes équivalents mécaniques de ceux qui vont être décrits en détail à titre d'exemple de réalisation entrent également dans le domaine de protection de l'invention. Notamment le remplacement de ce qui a été ci-dessus nommé ridoir, par tout autre dispositif télescopique manuel ou assisté et même télécommandé ; comme un vérin à vis sur billes et entraînement électrique, d'usage courant en aviation pour la commande de volets de compensation. Ou encore un simple palan d'accastillage.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
- La figure 1 est une vue schématique, en élévation, d'une suspension à "3 barres"
- La figure 2 est une vue, en perspective éclatée, illustrant la superposition des divers sous-ensembles d'un planeur ultraléger selon l'invention.
- La figure 2 est une vue, en perspective éclatée, illustrant la superposition des divers sous-ensembles d'un planeur ultraléger selon l'invention.
- La figure 3a est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation préférentiel d'aile en arc à double corde, tandis que la figure 3b est une vue partielle agrandie du bord d'attaque de cette aile.
- La figure 4 est une vue schématique d'une variante de correcteur d'assiette.
Enfin la figure 5 est une vue schématique d'une variante, dans son plan, d'une barre antiroulis feuilletée.
En référence aux figures 1 à 3, on peut voir l'architecture globale et locale d'un planeur ultraléger selon l'invention. (La structure étant polygonale, des lettres tomme A et A'-ont été généralement utilisées pour en noter les sommets et/ou articulations et points d'assemblage ; sans altération pour le côté gauche, mais étant entendu qu'il y a symétrie lorsqu'elles n'ont pas été répétées).
Le domaine visé est celui, pour l'instant délaissé mais à fort potentiel, des appareils se situant entre les parapentes et planeurs pliables -légers mais de finesse réduite et les planeurs rigides beaucoup plus performants mais aussi plus coûteux. Le rapport finesse/masse des planeurs selon l'invention, malgré une certaine rusticité, leurs confort et sécurité aussi, sont gages d'un intérêt notable du moins à terme.
La figure 1 montre le principe d'une suspension d'aile en arc selon l'invention ; dont un profil plus détaillé est donné figure 3.
Cette aile sans nervures comporte:
- un extrados E obtenu par cambrage élastique d'une feuille 1 de tout matériau ou demi-produit relativement rigide : notamment de feuillard d'alliage léger entrant éventuellement dans un sandwich, de composite à base de fibres de verre ou de carbone, de thermoplastique filé ou non, de contreplaqué, etc... Cette feuille travaillant principalement en flexion suivant son envergure, mais ici également suivant sa corde, divers renforts sont prévus. Un profilé 2 constitue un longeron médial, se trouvant dans la partie supérieure que la portance met en compression, des raidisseurs en Z facultatifs 3 pouvant lui être adjoints de façon classique. Les bords d'attaque et de fuite sont le siège de traction en envergure, s'ils ont aussi pour fonction l'assemblage de l'intrados I (dédoublé en Ih et Ib) et de cet extrados. Ils sont donc avantageusement renforcés par des arêtiers 4 de contour externe triangulaire, par exemple filés ou extrudés/pultrudés. Un même brut peut servir aux bords d'attaque et de fuite, étant entendu qu'une reprise par fraisage pour accroître le rayon de bord d'attaque est possible. Deux corps creux respectivement en forme de A et de Y sont séparés par une rainure servant à retenir une ganse 6, avec clipsage par adjonction d'une clé élastique 6' de module et/ou d'épaisseur plus faibles ; de section en forme de 6 dont la lèvre se trouve comprimée en vol par la ganse, ce qui assure un autoblocage, d'ailleurs continu en envergure et autoclave
- un intrados I dont ladite ganse forme le bord avant, mais qui ensuite se dédouble en deux membranes présentant des caractéristiques, de préférence, différentes, vu leurs fonctions respectives.
- un extrados E obtenu par cambrage élastique d'une feuille 1 de tout matériau ou demi-produit relativement rigide : notamment de feuillard d'alliage léger entrant éventuellement dans un sandwich, de composite à base de fibres de verre ou de carbone, de thermoplastique filé ou non, de contreplaqué, etc... Cette feuille travaillant principalement en flexion suivant son envergure, mais ici également suivant sa corde, divers renforts sont prévus. Un profilé 2 constitue un longeron médial, se trouvant dans la partie supérieure que la portance met en compression, des raidisseurs en Z facultatifs 3 pouvant lui être adjoints de façon classique. Les bords d'attaque et de fuite sont le siège de traction en envergure, s'ils ont aussi pour fonction l'assemblage de l'intrados I (dédoublé en Ih et Ib) et de cet extrados. Ils sont donc avantageusement renforcés par des arêtiers 4 de contour externe triangulaire, par exemple filés ou extrudés/pultrudés. Un même brut peut servir aux bords d'attaque et de fuite, étant entendu qu'une reprise par fraisage pour accroître le rayon de bord d'attaque est possible. Deux corps creux respectivement en forme de A et de Y sont séparés par une rainure servant à retenir une ganse 6, avec clipsage par adjonction d'une clé élastique 6' de module et/ou d'épaisseur plus faibles ; de section en forme de 6 dont la lèvre se trouve comprimée en vol par la ganse, ce qui assure un autoblocage, d'ailleurs continu en envergure et autoclave
- un intrados I dont ladite ganse forme le bord avant, mais qui ensuite se dédouble en deux membranes présentant des caractéristiques, de préférence, différentes, vu leurs fonctions respectives.
La membrane haute Ih en tissu enduit, mais de préférence de droit fil pour être peu extensible, va de la ganse 6 avant à une fermeture arrière 7 du genre "éclair ou zip", qui facilite le montage et la maintenance de l'aile. On notera qu'au droit de 7, la couche limite est assez épaisse pour qu'une légère saillie vienne moins perturber l'écoulement qu'au voisinage du bord d'attaque.
La membrane basse Ib, également en tissu ensuit, gagne à être taillée de biais pour deux raisons. L'une est aérodynamique, car si Ih et Ib additionnent leurs tractions entre bords d'attaque et de fuite lorsqu'une surpression est créée entre elles, la variation de courbure moyenne de l'aile due à la flexion élastique de E est d'autant plus marquée que l'intrados est bombé et le biais s'y prête. La seconde est d'ordre structural, car les fils biais s'opposent bien à une déformation de l'aile en torsion.
Elle comporte, d'une façon déjà connue du brevet français No.
2 704 513 du 27 Avril 1993 par exemple, une prise de pression dynamique flexible dite "gueule de raie" et repérée 9 ; qui peut être télécommandée pneumatiquement grâce à une "poire de photographe" ou équivalent. Au droit de cette prise mais le plus près possible du bord de fuite, sont prévus des évents tels que 10 destinés à évacuer toute entrée de pluie ou condensation à la moindre surpression interne.
Une bande 8 en droit fil et également gansée à l'arrière vient relier la fermeture 7 et l'arêtier 4 de bord de fuite.
Le montage d'une telle aile, vu la différence faible et surtout précise de longueur entre arc et corde, gagne à être effectué à plat et sens dessus dessous. Tous les éléments structuraux (1 à 5) peuvent être solidarisés, par exemple, par rivets à tête noyée et/ou collage, de façon classique en aviation.
Entre l'arêtier 4 et l'extrados 1 sont disposées à intervalle des cordes structurales C, C' de feuillard d'acier ou de ruban armé de fibres, sans tension notable de pose. Le seul fait d'intercaler ensuite le longeron 2 vient alors donner à l'extrados E une certaine flèche. Mais de plus, il est possible d'ajuster précisément cette dernière en valeur et même en envergure, au moyen d'une semelle 5 à section en U rapportée sous le longeron 2. On notera que l'ajustement a par fraisage des ailes du U apporte la précision souhaitable ; alors que celui b de l'épaisseur de la semelle permet de faire varier l'inertie du longeron composite ainsi constitué ; sous lequel la corde C,
C' ne peut plus glisser. Ceci vaudrait encore au cas où, comme en 11, l'extrados serait légèrement préformé à facettes par pliage ; pour en réduire le rappel élastique sans trop altérer sa qualité aérodynamique.
C' ne peut plus glisser. Ceci vaudrait encore au cas où, comme en 11, l'extrados serait légèrement préformé à facettes par pliage ; pour en réduire le rappel élastique sans trop altérer sa qualité aérodynamique.
Une telle aile haute portante est avantageusement reliée à l'habitacle par sanglage sur deux barres parallèles au vent 12, 12'; avec si besoin est interposition d'une couche d'élastomère ou mousse. Ces deux barres comportant chacune à l'avant et l'arrière des articulations O Q ; O' Q', par exemple à rotule. La technologie automobile étant ici directement transposable, seules les particularités aéronautiques de la suspension vont être détaillées, en référence aux figures 1 et 2.
En élévation, les barres parallèles 12 forment la partie mobile ou barre médiane, d'un trapèze déformable ou "3 barres" AOQB dont la base AB vient se fixer sur l'habitacle de l'appareil, ici en treillis.
On notera deux particularités géométriques essentielles:
- les barres AO et BQ sont assez inclinées sur le vent W, pour que leurs prolongements viennent se couper en avant et au-dessus du longeron 2, en un point dit Centre Instantané de Rotation qui est l'équivalent cinématique -ici variable-- du pivot fixe avant du "bras tiré" décrit au brevet en référence. De ce fait, non seulement la portance Cp (composantes : Cz et Cx) est-elle à peu près perpendiculaire à la direction du C.I.R. ; par exemple en cas d'ascendance avec accroissement instantané d'incidence faisant passer Q en
Q2 ; mais encore le recul correspondant de l'aile par rapport à l'habitacle produit-il un décentrage avant et un moment stabilisateur à piquer. L'inverse se produit en cas de rabattant amenant Q en Q1.
- les barres AO et BQ sont assez inclinées sur le vent W, pour que leurs prolongements viennent se couper en avant et au-dessus du longeron 2, en un point dit Centre Instantané de Rotation qui est l'équivalent cinématique -ici variable-- du pivot fixe avant du "bras tiré" décrit au brevet en référence. De ce fait, non seulement la portance Cp (composantes : Cz et Cx) est-elle à peu près perpendiculaire à la direction du C.I.R. ; par exemple en cas d'ascendance avec accroissement instantané d'incidence faisant passer Q en
Q2 ; mais encore le recul correspondant de l'aile par rapport à l'habitacle produit-il un décentrage avant et un moment stabilisateur à piquer. L'inverse se produit en cas de rabattant amenant Q en Q1.
- le rapport des longueurs OQ/AB inférieur à l'unité a pour effet d'amplifier la correction automatique d'incidence correspondant au débattement vertical de l'aile, ce que ne permettait pas un bras tiré simple.
Ce dernier travaillerait par ailleurs en flexion, donc serait a priori plus lourd que les barres AO/BQ, prenant une bonne part du poids suspendu en traction.
Comme d'ailleurs un ressort principal de suspension ou Sandow tel que 13, 13', reliant les points AQ, A'Q', respectivement.
En pratique, les bras AO et BQ -respectivement A'O' et B'Q'appartiennent à des barres de torsion OAA'O'-QBB'Q' ayant en plan une forme en U, comme les barres antiroulis automobiles ayant la même fonction. Et l'aile est effectivement rappelée élastiquement en roulis par rapport à l'habitacle. Même si une seule barre en U est employée, à l'avant par exemple; la barre arrière étant en ce cas remplacée par un bras oblique unique situé dans le plan de symétrie de l'appareil.
Le recours à deux barres en U présente des avantages. Notamment la redondance ("fail safe"), de masse et de traînée. Car BQ se trouve alors dans le sillage aérodynamique de AO ; ainsi que les ressorts tels que 13 ou tous câbles les rejoignant, s'ils se trouvaient disposés à l'intérieur d'un fuselage.
Vu leur part de traction, la section des bras peut être petite et de plus leur inclinaison leur donne une section naturellement elliptique par rapport au vent, s'ils sont faits de fil d'acier circulaire. Une variante sera décrite plus loin.
Le mécanisme de correction d'assiette, typique de l'invention et avantageusement unique et central, est par exemple intégré auxdites barres antiroulis. A cet effet, la partie médiale du U travaillant en torsion comporte un bras auxiliaire plus court, tel que AJ ou 15, "pendant" et BK ou 16, "montant". Et la liaison JK est assurée par une bielle 19 solidaire d'un ressort 17 et de tout mécanisme télescopique tel que 20 disposé en série. Dans le 3 barres auxiliaire et croisé AJKB, la distance JK est minimale lorsque le 3 barres principal est aplati sur AB, donc le ressort 17 se trouve plus ou moins tendu en vol. Le mécanisme 20 est un mécanisme à crémaillère et pignon. En variante, comme représenté sur la figure 4, le mécanisme pourrait être constitué d'un simple levier dit "sauterelle" 21 ; mais il va de soi que des équivalents tels que les ridoirs et palans de marine, les vérins à vis sur billes d'aviation -assistés et télécommandés électriquement--, sont également utilisables ici.
Un tel mécanisme de correction d'assiette a plusieurs avantages, notamment de masse:
- tout d'abord, le ressort auxiliaire 17 travaille en traction entre les bras du 3 barres principal; on peut donc le dire à double effet. Bien entendu, dans le calcul venant ajuster la raideur globale de suspension à la pente de la courbe de portance de l'aile dCz/di, il doit être pris en compte en plus des ressorts comme 13 ; mais leurs débattements restent faibles par rapport à celui angulaire de l'aile;
- ensuite, contrairement à ce qui a été donné en exemple au brevet de référence, il est disposé non plus en série mais en parallèle avec la suspension proprement dite, ce qui lui confère une sorte d'effet vernier permettant de régler avec précision l'incidence nominale avant rafales.
- tout d'abord, le ressort auxiliaire 17 travaille en traction entre les bras du 3 barres principal; on peut donc le dire à double effet. Bien entendu, dans le calcul venant ajuster la raideur globale de suspension à la pente de la courbe de portance de l'aile dCz/di, il doit être pris en compte en plus des ressorts comme 13 ; mais leurs débattements restent faibles par rapport à celui angulaire de l'aile;
- ensuite, contrairement à ce qui a été donné en exemple au brevet de référence, il est disposé non plus en série mais en parallèle avec la suspension proprement dite, ce qui lui confère une sorte d'effet vernier permettant de régler avec précision l'incidence nominale avant rafales.
- enfin il est d'accès facile pour le pilote. Si le mécanisme rétractile 20 ou 21 était remplacé par un vérin électrique, on pourrait même concevoir que sa commande soit un interrupteur situé sur le manche même qui permet le pilotage en portance et roulis par courbure, de préférence pneumatiquement au moyen de "poires de photographe". Dans ce cas de conjugaison, l'action conjointe de la modification du calage nominal de l'aile et de la courbure reste ainsi à portée immédiate et instantanée du pilote ; un peu comme sur un avion classique dont le manche porte aussi la servocommande du compensateur de profondeur, mais avec une priorité inverse de la courbure et de l'incidence.
La figure 2 est un éclaté schématique des sous-ensembles constituant la structure de l'appareil. Dont viennent déjà d'être plus détaillées aile et suspension.
Il est avantageux, pour réduire la traînée et faciliter montage et maintenance, que les barres antiroulis AA' et BB' soient articulées -par tous moyens classiques comme douilles à fourrure en élastomère, charnières roulantes etc... sur deux barres tubulaires transversales 12 situées dans leur sifflage. Ces barres venant se rapporter par boulonnage sur les membrures supérieures ZY, Z? de chacun de deux flancs de l'habitacle, parallèles au vent mais s'écartant l'un de l'autre vers le haut. Un haubannage en croix ZY', Z'Y étant prévu par exemple en câble d'acier ou corde à piano.
On notera, si le point de croisement des diagonales est muni d'un boulon serrant les deux brins avec interposition de rondelles d'élastomère, que le simple décentrage dudit boulon 26 suffit à tendre simultanément les quatre fils qui en partent.
Chaque flanc UVYZ, UT?Z', est trapézoïdal, ce qui accroît la surface de l'embase de suspension YZZ'Y' par rapport à celle UVV'U' servant d'assise au pilote. Une triangulation relie U et Z à T situé entre V et Y pour accroître la rigidité de chaque flanc. Le tube avant UZ peut avoir une section aplatie pour améliorer la visibilité sans réduction de résistance ; alors que les membrures haute et basse peuvent être des profilés à section en U pour faciliter l'assemblage. Ces profilés pouvant d'ailleurs dépasser vers l'arrière pour servir au montage de dérives ou de simples focs.
Le trapèze isocèle WYYq constitué par les barres arrière des deux flancs est aussi avantageusement haubanné en double croix YT', TY' et
VT'TV', après interposition d'une barre médiale TT' servant à recevoir l'appui dorsal du pilote. Une tension des haubans par décentrage déjà décrite--vient mettre en précontrainte de compression les barres TT' et
VYY'V', en notant que les deux plus longues sont mises au contraire en traction par la gravité.
VT'TV', après interposition d'une barre médiale TT' servant à recevoir l'appui dorsal du pilote. Une tension des haubans par décentrage déjà décrite--vient mettre en précontrainte de compression les barres TT' et
VYY'V', en notant que les deux plus longues sont mises au contraire en traction par la gravité.
Sous le rectangle UVV'U' se trouve un poinçon 22 tubulaire triangulé, rapporté par boulonnage de NP sous UV etc Il porte le train d'atterrissage, tricycle à roues tirées de petit diamètre sur la figure 2. La roue avant 23 est montée pivotante sous le palonnier orientable, de façon classique ; alors que les deux roues arrière 25 se trouvent aux extrémités d'une poutre transversale 24 rapportée sur PP'. Chaque roue est de préférence montée quasi tangente à l'arrière d'une jambe pendante de tôle pliée, dont l'articulation supérieure peut être du genre NEIDHART : à quatre rouleaux d'élastomère comprimés entre deux carrés décalés angulairement. Pour faciliter le passage éventuel d'obstacles d'une hauteur voisine du diamètre de roue, l'avant des jambes gagne à porter un revêtement multicouche pelable à faible coefficient de friction (PTFE par exemple). Enfin et comme cela se faisait au début du cyclisme pour préserver en cas de faible adhérence la priorité du guidage sur le freinage, aux fins l'allégement aussi, le frein de roue avant peut comporter un simple patin s'écartant de la jambe pour venir appuyer à volonté sur le pneu.
Conformément au brevet français No. 2 227 990, il est connu de relier éventuellement, en variante du ressort 13, l'aile et la jambe de train principal du même côté, par un câble ou toute autre liaison notée 27. Les ressorts principaux de suspension ont en ce cas une double fonction : aérienne ou terrestre. En effet, pourvu que la vitesse de l'appareil soit supérieure à celle minima de sustentation, il suffit au pilote d'accroître la courbure de l'aile pour décoller à point nommé sans aucun retard dû à l'inertie de tangage ; ou inversement d'atterrir. Etant entendu qu'il en résulte aussi une économie massique et une traînée réduite par relevage du train en vol.
En variante, un train monotrace peut ne comporter à l'arrière qu'une seule roue tirée montée entre P et P'; en ce cas des balancelles du même genre sont avantageusement incorporées à des cloisons d'extrémités de l'aile.
La figure 5 représente en plan une variante de réalisation d'une barre antiroulis. Dans ce cas, le fil rond dont le formage à chaud des extrémités est relativement difficile donc coûteux est remplacé par plusieurs couches de feuillard plat, comme pour les ressorts à lames et l'horlogerie. Les fonctions de correction d'assiette et de suspension, voire antiroulis, peuvent être ainsi dévolues à des lames différentes mais assemblées par des colliers et coopérant avec une certaine redondance, telles que 13', 15 et 16. La traînée reste ainsi petite et les extrémités ne nécessitent plus qu'un simple poinçonnage.
La non linéarité du rappel élastique peut même alors être mise à profit, comme dans les suspensions PORSCHE d'origine.
Une telle suspension se caractérise, vue de face et d'assez loin, par la quasi invisibilité des bras tels que AO ; qui peut faire qualifier l'aile de (plus ou) "vraiment libre", car il n'y a pas d'interaction aérodynamique du tout entre elle et le fuselage ou habitacle. La transparence aérodynamique de celui-ci est également notable ; ainsi que la recherche d'allégement faisant "boule de neige" avec la réduction des surcharges par rafale.
Aussi l'application préférentielle d'un tel appareil semble-t-elle devoir être le vol à voile par "petits temps" et notamment en thermique ; car ladite réduction des facteurs de charge peut permettre --à masse donnée-- un allongement d'aile inégalé, la finesse de profil étant en soi notable. Par ailleurs le confort en turbulence devrait être sans comparaison ; et la réduction du "bruit" aérodynamique permettre au pilote de sentir en permanence le signal gravitaire, ce qui accroîtrait considérablement la sécurité en PSV sans instrumentation coûteuse et lourde. Sécurité encore améliorée par la réduction de vitesse et d'énergie qu'autoriserait en approche l'architecture antirafales.
Mais il va de soi que le montage d'un groupe motopropulseur afin de réaliser un avion ultraléger et/ou télécommandé -dits ULM et UAV-leur procurerait aussi une autonomie et une stabilité de plateforme inégalables par des moyens classiques. Etant entendu par ailleurs que le recours à des matériaux à écho radar faible ou nul est aujourd'hui à la portée de l'Homme de l'Art.
Claims (10)
1. Avion ou planeur ultraléger antirafales ayant une aile haute en arc élastique à pilotage par courbure et une suspension à correction d'assiette reliant ladite aile à un habitacle, caractérisé en ce que ladite suspension comprend, en combinaison avec tous ressorts appropriés:
- au moins une barre en U antiroulis dont l'âme de torsion est disposée transversalement et dont les deux bras sont inclinés vers le haut et l'avant afin de s'articuler avec l'aile;
- au moins un autre levier situé plus en arrière et également articulé avec l'aile; de façon à constituer en élévation un "3 barres" dont la base sur l'habitacle est plus longue que la distance entre lesdites articulations avant et arrière avec l'aile. Une telle cinématique accroissant les variations d'incidence de l'aile à débattement vertical donné.
2. Avion ou planeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras arrière du "3 barres" a une direction plus proche du vent que celle du bras avant. Leur intersection se trouvant ainsi en avant et au-dessus de l'aile.
3. Avion ou planeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux barres antiroulis en U avant et arrière de même largeur. Les bras arrière se trouvant ainsi dans le sillage des bras avant et une redondance mécanique étant assurée.
4. Avion ou planeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux barres transversales comprennent chacune en leur milieu un bras auxiliaire, le mécanisme correcteur d'assiette étant disposé entre les extrémités libres de ces deux bras auxiliaires.
5. Avion ou planeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bras auxiliaires sont reliés à leur extrémité libre par un ressort et un mécanisme télescopique disposés en série, aux fins de réglage de l'incidence nominale, sans altération du rappel élastique global de suspension.
6. Avion ou planeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits bras auxiliaires sont orientés en sens inverses, l'un pendant et l'autre montant.
7. Avion ou planeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ctest le bras avant qui est pendant.
8. Avion ou planeur selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le mécanisme télescopique est un vérin à vis ou crémaillère.
9. Avion ou planeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bras de la ou des barres antiroulis s'évasent vers le haut, leurs attaches à l'aile étant plus écartées que la longueur de la barre de torsion.
10. Avion ou planeur l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les ressorts principaux de la suspension d'aile sont ceuxlà même des roues principales du train d'atterrissage tricycle.
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Citations (7)
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FR2227990A1 (en) | 1973-05-03 | 1974-11-29 | Quilici Jean Francois | Pivoted wing aircraft with pilot operated control - transfer wing load to undercarriage on take-off |
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-
1997
- 1997-07-28 FR FR9709582A patent/FR2766454B1/fr not_active Expired - Fee Related
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FR2766454B1 (fr) | 1999-09-24 |
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