FR2789129A1

FR2789129A1 - Leading edge of a wing for an aircraft and its process of fabrication, comprises an internal volume following the external contour of the leading edge

Info

Publication number: FR2789129A1
Application number: FR9901119A
Authority: FR
Inventors: Zoltan Hubert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-04

Abstract

The cross section of the leading edge consists of a front curved area (3) corresponding to the contour of the leading edge of an aerodynamic profile (10) which is required, a surface (5) corresponding to a central volume contained in the hollow formed by the front curve (3) and the rear curve (4). The rear curve (4) joins the front curve (3) at their ends (6) to form a tangent to the central volume (5) and to cover it. An Independent claim is included for a method of fabricating the leading edge.

Description

DescriptionDescription

La présente invention concerne un bord d'attaque moulé pour les ailes semi-rigides, dont la structure est extrêmement bien adaptée aux efforts qu'il doit reprendre et ayant une forme géométrique permettant une grande efficacité The present invention relates to a molded leading edge for semi-rigid wings, the structure of which is extremely well adapted to the forces which it must take up and having a geometric shape allowing high efficiency.

aérodynamique, ainsi que son procédé de fabrication. aerodynamics, as well as its manufacturing process.

Les voilures semi-rigides sont notamment utilisées en deltaplane et en aviation légère. Leur structure est composée de 2 bords d'attaque en tubes ronds, en aluminium ou en matériaux composites, et d'une partie centrale, quille ou fuselage. Sur lesdits tubes est tendue une voile en tissu qui en fait le tour pour former, sur une partie de la corde, une double surface. La forme en section - le profil - est donnée par des lattes préformées. Entre la quille centrale et les extrémités des ailes se forment deux lobes, symétriques en ligne droite. Par déplacement du centre de gravité, ces lobes deviennent asymétriques et Semi-rigid wings are used in particular in hang gliding and light aviation. Their structure is composed of 2 leading edges in round tubes, in aluminum or in composite materials, and a central part, keel or fuselage. On said tubes is stretched a fabric veil which goes around it to form, on a part of the rope, a double surface. The sectional shape - the profile - is given by preformed slats. Between the central keel and the ends of the wings are formed two lobes, symmetrical in a straight line. By shifting the center of gravity, these lobes become asymmetrical and

entraînent la mise en virage.cause the turn.

La technique habituelle des bords d'attaque en tubes The usual technique of leading edges in tubes

d'aluminium a l'inconvénient d'être coûteuse à fabriquer. aluminum has the disadvantage of being expensive to manufacture.

En effet, le bord d'attaque est alors composé d'une multitude de pièces usinées et de plusieurs morceaux - de diamètres différents - de tubes d'aluminium de très haute qualité, chers et qu'il faut commander par centaines de mètres. I1 en résulte des stocks et des en- cours importants. Le profil aérodynamique ainsi obtenu a un rayon au bord d'attaque qui est forcément le rayon du tube employé, ce qui est rarement l'optimum dans cette partie critique de l'écoulement. -2 - De plus, le vrillage en bout de plume est mal contrôlé par ces structures, car il est difficile de transmettre un effort de torsion à un tube rond. Or, ce vrillage a une influence majeure sur la stabilité et les performances de l'aéronef. Dans l'état actuel, pour faire baisser le vrillage (et ainsi augmenter les performances), on tend le tissu qui forme la surface de l'aile, ce qui a pour effet immédiat de réduire les lobes et de rendre l'aéronef moins maniable. En outre, en cas d'une perturbation telle que l'incidence en bout de plume devienne négative, la section ne présente aucune résistance vers le bas et le tissu se détend, diminuant le vrillage, ce qui peut, dans les cas extrêmes mais fréquents, rendre l'aile instable et entraîner le "tumbling". Le pilote s'en sort la plupart du temps grâce à son parachute de secours, mais parfois ce genre d'accident est mortel. La réponse des constructeurs à ce danger sont des cannes de bout de plume, mais qui ne travaillent qu'en négatif et qui perturbent la mise en Indeed, the leading edge is then composed of a multitude of machined parts and several pieces - of different diameters - of high quality aluminum tubes, expensive and which must be ordered by hundreds of meters. This results in large stocks and work in progress. The aerodynamic profile thus obtained has a radius at the leading edge which is necessarily the radius of the tube used, which is rarely the optimum in this critical part of the flow. -2 - In addition, the twist at the tip of the pen is poorly controlled by these structures, because it is difficult to transmit a torsional force to a round tube. However, this twist has a major influence on the stability and performance of the aircraft. In the current state, to reduce the twist (and thus increase performance), we stretch the fabric that forms the surface of the wing, which has the immediate effect of reducing the lobes and making the aircraft less manageable . In addition, in the event of a disturbance such that the incidence at the tip of the feather becomes negative, the section has no resistance downwards and the fabric relaxes, reducing the twisting, which can, in extreme but frequent cases , make the wing unstable and cause "tumbling". The pilot gets out of it most of the time thanks to his reserve parachute, but sometimes this kind of accident is fatal. The manufacturers' response to this danger are feather tips, but they work only in negative and disturb the implementation

virage.turn.

Une autre réponse des constructeurs sont les ailes rigides. Another response from manufacturers is the rigid fenders.

Dans ce cas, le tissu est tendu sur des nervures qui sont fixés rigidement aux bords d'attaque moulés, qui travaillent en torsion. Mais lesdites ailes rigides, contrairement aux ailes semi-rigides qui se servent de leur souplesse pour la mise en virage, nécessitent des commandes avec câbles, rotules, charnières et tous les accessoires usuels des commandes aérodynamiques. Ces commandes sont plus chères, plus lourdes et plus complexes que la mise en In this case, the fabric is stretched over ribs which are rigidly fixed to the molded leading edges, which work in torsion. However, said rigid wings, unlike semi-rigid wings which use their flexibility for turning, require controls with cables, ball joints, hinges and all the usual accessories for aerodynamic controls. These commands are more expensive, heavier and more complex than setting up

virage par simple déplacement du centre de gravité. turn by simple displacement of the center of gravity.

-3 - La présente invention a pour objet un bord d'attaque permettant de palier à ces défauts, à la fois plus sûr et -3 - The present invention relates to a leading edge for overcoming these defects, both safer and

plus performant, et simple à fabriquer. more efficient, and simple to manufacture.

Elle sera mieux comprise en se référant aux figures: * la figure 1 représente une section caractéristique du bord d'attaque; * la figure 2 représente cette même section au niveau des renforts en tube rond; * la figure 3 représente une vue de trois-quarts arrière d'un bord d'attaque côté droit; * la figure 4 représente une vue de dessus du même bord d'attaque droit; * la figure 5 représente une coupe dans le moule dans le cas d'une fabrication en une seule opération; * la figure 6 représente une coupe des deux moules It will be better understood by referring to the figures: * Figure 1 shows a characteristic section of the leading edge; * Figure 2 shows this same section at the reinforcements in round tube; * Figure 3 shows a rear three-quarter view of a leading edge on the right; * Figure 4 shows a top view of the same right leading edge; * Figure 5 shows a section in the mold in the case of manufacture in a single operation; * Figure 6 shows a section of the two molds

dans le cas d'une fabrication en deux moules. in the case of manufacture in two molds.

Selon une idée de base de l'invention, le bord d'attaque est moulé dans une forme en négatif (1), en matériaux plastiques renforcés de fibres, et inclut un logement (13) According to a basic idea of the invention, the leading edge is molded in a negative shape (1), made of fiber-reinforced plastic materials, and includes a housing (13)

pour une canne de bout de plume (14). for a feather tip cane (14).

Cette canne soutient le profil à l'extrémité de l'aile, et lui impose un vrillage. Ledit vrillage entre l'emplanture et le saumon est donc parfaitement maîtrisé, assurant stabilité et performance. Cependant, les lobes dans la partie médiane de chaque demi aile sont disponibles pour la This rod supports the profile at the end of the wing, and imposes a twist on it. Said twisting between the root and the salmon is therefore perfectly controlled, ensuring stability and performance. However, the lobes in the middle part of each half wing are available for

mise en virage par déplacement du centre de gravité. turning by displacement of the center of gravity.

La forme générale de ce bord d'attaque est une extrusion sur des sections (2), qui peuvent varier légèrement le long The general shape of this leading edge is an extrusion on sections (2), which may vary slightly along

de l'envergure.of scale.

-4 - Lesdites sections (2) comprennent trois parties: * Une courbe avant (3) correspondant au contour du bord d'attaque du profil aérodynamique (10) que l'on souhaite utiliser. Cette courbe est sans point d'inflexion; * Une surface (5) qui correspond au volume central occupé par un matériau léger et qui s'emboîte parfaitement dans ladite courbe avant (3), et laissant libres les extrémités (6) de ladite courbe -4 - Said sections (2) comprise three parts: * A front curve (3) corresponding to the contour of the leading edge of the aerodynamic profile (10) which it is desired to use. This curve has no inflection point; * A surface (5) which corresponds to the central volume occupied by a light material and which fits perfectly into said front curve (3), and leaving free the ends (6) of said curve

avant (3).before (3).

* Un courbe arrière (4) rejoignant ladite courbe avant (3) aux extrémités (6) de manière tangente et * A rear curve (4) joining said front curve (3) at the ends (6) tangentially and

recouvrant le volume central (5).covering the central volume (5).

Ce volume central peut avoir une forme quelconque, et peut en particulier former un bossage sur la face arrière. Ledit bossage de la face arrière permet d'augmenter considérablement l'inertie en torsion de la structure. De plus, cette forme particulière permet d'utiliser le bord d'attaque ainsi obtenu en remplacement d'un bord d'attaque rond traditionnel. Il suffit pour cela qu'aux endroits de fixation on évide, sur un dizaine de centimètres, la partie o les deux faces avant et arrière se rejoignent, pour ne This central volume can have any shape, and can in particular form a boss on the rear face. Said boss on the rear face considerably increases the torsional inertia of the structure. In addition, this particular shape makes it possible to use the leading edge thus obtained in replacement of a traditional round leading edge. It suffices for this that at the fixing locations, the part where the two front and rear faces meet is hollowed out over ten centimeters, so as not to

laisser qu'une forme vaguement ovoide. leave only a vaguely ovoid shape.

Une possibilité avantageuse de l'invention est d'inclure directement au moulage un logement (13) pour une canne (14) à l'extrémité de l'aile, dans une direction transverse. La direction sera compris dans la plupart des cas entre 15 et degrés par rapport à la perpendiculaire. Ledit logement (13) peut être un simple tube dans lequel s'emboîte ladite canne (14) au moment de l'assemblage de l'aile. Ladite -5 - canne (14) transmet les efforts aérodynamiques du saumon au bord d'attaque, qui est alors sollicité en torsion. Cet effort en torsion est transmis à la partie centrale de la structure (15) qui doit donc être renforcée en conséquence aux endroits sensibles. Voici deux possibilités de réaliser la forme particulière de ce bord d'attaque: * On peut utiliser un moule (11) et un contre moule (12), correspondants aux formes avant (3) et arrière (4) décrites précédemment. Les deux demi coquilles sont moulées séparément puis collés ensembles. * On peut aussi mouler le bord d'attaque complet en une seule opération, sous vide, avec un seul moule (1). Le volume central (5) est alors occupé par un matériau léger, comme de la mousse polystyrène. La mousse est prédécoupée avant moulage à la forme exacte pour épouser parfaitement les contours An advantageous possibility of the invention is to include directly in the molding a housing (13) for a rod (14) at the end of the wing, in a transverse direction. The direction will in most cases be between 15 and degrees from the perpendicular. Said housing (13) can be a simple tube in which fits said rod (14) at the time of assembly of the wing. Said rod (14) transmits the aerodynamic forces of the salmon to the leading edge, which is then stressed in torsion. This torsional force is transmitted to the central part of the structure (15) which must therefore be reinforced accordingly in sensitive places. Here are two possibilities to achieve the particular shape of this leading edge: * We can use a mold (11) and a counter mold (12), corresponding to the front (3) and rear (4) shapes described above. The two half shells are molded separately and then glued together. * The complete leading edge can also be molded in a single operation, under vacuum, with a single mold (1). The central volume (5) is then occupied by a light material, such as polystyrene foam. The foam is precut before molding to the exact shape to perfectly fit the contours

précités, et donner le bossage de la face arrière. above, and give the boss on the rear face.

La découpe peut être effectuée très facilement à l'aide d'un "fil chaud". Avant de placer la mousse dans la forme, on peut l'insérer dans une "chaussette" en fibre, qui travaille donc en torsion. Cette deuxième méthode de fabrication permet un vaste choix pour le matériau de remplissage. On peut par exemple utiliser, au niveau des fixations, sur quelques dizaines de centimètres de long, des tubes ronds (8) en aluminium en lieu et place de la mousse légère; une petite pièce rapportée (9) sera néanmoins probablement nécessaire au niveau du point d'arrêt aérodynamique entre la face avant -6 - et le tube. Ce renfort en matériau isotrope est plus adapté pour supporter les efforts ponctuels comme ceux dus à des Cutting can be done very easily using a "hot wire". Before placing the foam in the form, it can be inserted into a fiber "sock", which therefore works in torsion. This second manufacturing method allows a wide choice for the filling material. One can for example use, at the level of the fixings, over a few tens of centimeters long, round aluminum tubes (8) in place of the light foam; a small insert (9) will nevertheless probably be necessary at the aerodynamic stopping point between the front face -6 - and the tube. This reinforcement in isotropic material is more suitable for supporting punctual forces such as those due to

vis de fixations.fixing screws.

Il peut être intéressant alors pour ledit bossage de la face arrière d'avoir une forme en arc de cercle. Ainsi, lors de l'utilisation d'un tube rond pour renfort local, la face arrière a une continuité totale, ce qui est avantageux à la fois pour l'esthétique, pour la tenue en sollicitation It may therefore be advantageous for said boss on the rear face to have a shape in an arc. Thus, when using a round tube for local reinforcement, the rear face has total continuity, which is advantageous both for the aesthetics, for the behavior under stress

et pour la facilité de fabrication. and for ease of manufacture.

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Claims

1) Leading edge for semi-rigid wings of longilinear shape, characterized in that it comprises straight sections (2) composed of a front curve (3) having no inflection point corresponding to the contour ( 10) from the leading edge of an aerodynamic profile, a surface (5) corresponding to a central volume fitting into the hollow of said front curve (3), and a rear curve (4) joining said front curve at the ends (6) tangentially and covering said central volume (5); 2) Leading edge according to claim NO, characterized in that the part of the rear curve (3) covering the central volume (5) is circular; 3) Leading edge according to claim 2, characterized by inserts (8) in a round tube sandwiched between said front (3) and rear (4) surfaces, replacing the central volume (5);

4) leading edge according to claim n 3, characterized in that parts (9) fill the volume between said inserts (8) and the front face (3);

) Leading edge according to one of the preceding claims,

characterized in that a tube (13) is taken between said front (3) and rear (4) surfaces, at one end of the leading edge according to the invention, and in

a transverse direction.

6) Method for manufacturing a leading edge according to one

any of the preceding claims, characterized

in that it consists of a single operation in a negative mold (1) corresponding to said front surface (3), and o the central volume (5) being occupied either by said inserts (8) in round tube or by a foam -8 - of low density (5) precut and sandwiched between said front (3) and rear (4) surfaces; 7) The manufacturing method according to claim n 6 characterized in that all the filling material of the central volume is threaded into a sock of reinforcing fibers before being placed in the mold;

8) manufacturing method according to one of claims

n 6 or n 7, characterized by the production in two half shells molded in two negative molds (11 and 12) corresponding to said front (3) and rear (4) surfaces;