FR2891240A1 - Atterisseur a patins anti-resonnance pour aeronef a voilure tournante, et aeronef - Google Patents

Abstract

Un atterrisseur (2) à patins (6) anti-crash et anti-résonance pour aéronef (1) à voilure tournante, comporte notamment :- deux patins (6) de posé déformables élastiquement en cas de posé normal ;- des éléments (7, 8) transversaux avant et arrière également déformables élastiquement en cas de posé normal ;- des moyens (9, 14) d'assemblage des éléments transversaux à une structure (5) de reprise d'efforts de l'aéronef (1) ; et- un système (10, 11) de liaison apte à absorber l'énergie d'un crash, par déformation plastique contrôlée, avec au moins une paire de chandelles (11) de flambage, agencée de manière à se déformer dans le domaine plastique par flambage, tandis qu'un organe (14) de fixation de moyens d'assemblage est destiné à assurer un assemblage hyperstatique entre une structure (5) de l'aéronef (1) et respectivement les éléments avant (7) et/ou arrière (8).

Description

Atterrisseur à patins anti-crash et anti-résonance pour aéronef à

voilure tournante, et aéronef L'invention concerne le domaine des atterrisseurs d'aéronef à voilure tournante, aussi appelés trains d'atterrissage .

En général, les aéronefs à voilure tournante de fort ou moyen tonnage possèdent des atterrisseurs à roues.

Il n'est pas rare pour des appareils plus légers, que l'atterrisseur soit du type à patins de friction.

En effet, les atterrisseurs à patins sont en principe moins complexes mécaniquement que les atterrisseurs à roues, plus légers et constituent souvent une solution intéressante pour des posés sur des surfaces variées.

De fait, les atterrisseurs à patins sont courants depuis de nombreuses années, puisqu'on en trouve déjà sur des giravions tels que ceux de B.N. Yuriev en 1910 ou de Louis Brennan en 1924, ou encore en 1947 dans l'hélicoptère SNIAS SE3110M.

En synthèse, les atterrisseurs à patins comportent au moins deux éléments transversaux solidaires d'une structure de reprise d'efforts de l'aéronef, sur lesquels est montée par exemple une paire de patins de friction longitudinaux. Éventuellement ces patins sont unifiés à l'avant par une section de jonction dite en moustache .

Tout comme les atterrisseurs à roues, les atterrisseurs à patins et par suite les aéronefs à voilure tournante sont sujets dans certaines conditions, au phénomène d'instabilité dynamique appelé résonance au sol, notamment sur les hélicoptères à rotor principal de propulsion et sustentation dits "articulés".

Ce phénomène de résonance au sol peut survenir au moment de la mise en régime du rotor ou des rotors et surtout lors de l'atterrissage au moment du touché au sol.

En cas de résonance au sol, les rotor(s), moteur(s) et boîte(s) de transmission sont soumis à des vibrations qui se propagent dans l'appareil, en particulier au sein de sa structure de reprise d'efforts.

On sait que chaque élément de l'appareil, dont I'atterrisseur, présente une fréquence de vibration propre, qui dépend notamment de sa masse, de sa souplesse ou raideur qui sont elles-mêmes fonction de la forme, des dimensions et des matériaux constitutifs de cet élément.

Il en résulte, pour l'ensemble de l'appareil, des vibrations complexes qui peuvent s'ajouter ou se retrancher, de sorte que l'on constate que le niveau vibratoire augmente ou diminue, respectivement.

En vol, l'appareil est isolé et pour un régime de vol donné, le niveau vibratoire se stabilise toujours.

Par contre, quand l'appareil est posé avec son (ou ses) rotor(s) de propulsion et sustentation (dit principal) tournant, les vibrations trouvent dans la surface de posé et au travers de l'atterrisseur, un point d'appui.

Alors, la fréquence propre de l'atterrisseur peut s'accorder avec la fréquence des vibrations principales provenant du rotor principal de propulsion et sustentation.

À chaque tour des pales du rotor principal, en cas d'accord de la fréquence de ce dernier avec celle propre de l'atterrisseur, les vibrations qui sollicitent l'atterrisseur reçoivent en retour une nouvelle impulsion.

Dans de telles conditions, l'amplitude vibratoire augmente rapidement. Ces vibrations divergentes et les oscillations qui en résultent peuvent provoquer un basculement brutal de l'appareil, ce qui peut aboutir à sa destruction.

Les risques d'apparition de la résonance au sol sont plus sensibles à la mise en route du (des) rotor(s) de propulsion et de sustentation, car la montée en fréquence est relativement lente. Au contraire, lors d'un posé, la variation de fréquence est beaucoup plus rapide et le risque de résonance sol est donc moindre.

Plus précisément, on considère qu'un tel basculement risque le plus fortement de survenir lorsque s'accordent: - la fréquence d'un premier mode de roulis de l'aéronef, notée wx ; et - la valeur notée ((D , du régime de rotation du rotor 15 principal à un instant donné.

Ces considérations relatives à la résonance au sol ont conduit à classer les divers types d'atterrisseurs selon qu'ils ont un comportement dit sub-critique ou un comportement dit super-critique .

Ainsi, dans un atterrisseur à patins sub-critique d'aéronef à voilure tournante, on cherche qu'en dessous de la valeur notée On du régime de rotation nominal du rotor principal de l'aéronef: - la valeur (en radians par seconde, notés rd/s) de la fréquence du premier mode de roulis wx de l'appareil, soit 25 supérieure à : - la différence entre d'une part la valeur 0 (en rd/s) du régime de rotation du rotor principal; et - d'autre part la valeur notée w s (en rdls), de la fréquence d'un premier mode de traînée des pales (ou fréquence d'oscillation des pales en traînée).

Pour un atterrisseur, on sait que suivant les axes principaux (i.e. : longitudinal, transversal et d'élévation) de l'aéronef et lorsque celuici est en état d'arrêt de son rotor principal, la fréquence ws de son premier mode de traînée est de l'ordre (approximation notée +/- ) de la moitié de la valeur notée On du régime rotor nominal.

Dans ce contexte, on lit: wx > S2 - ws = +l- 0,5 On.

En outre, dans un aéronef à voilure tournante, il convient de considérer qu'en cas de défaillance moteur, si l'appareil est placé en autorotation en vue de limiter les conséquences d'un posé dur, la valeur notée 0a du régime rotor en autorotation, est supérieure d'un facteur "k" à la valeur On nominale du régime du rotor principal.

De fait, en autorotation la valeur absolue de Oa ws se rapproche fortement de la valeur de la fréquence du premier mode de roulis wx, de sorte que le risque de résonance au soi augmente lors d'un posé dur en autorotation.

Il en va de même lorsque la masse en vol de l'aéronef à voilure tournante est accrue, notamment par adjonction sur l'appareil d'équipements lourds tels que des armes, ou quand l'inertie ou encore la raideur de l'appareil y compris celle de son atterrisseur- diminuent.

Pour tous les cas admissibles de vol, il est nécessaire de maintenir une marge de sécurité suffisante.

Maintenir cette marge de sécurité pour les atterrisseurs à patins subcritiques, entre la valeur absolue de 4 ws et la valeur de la fréquence du premier mode de roulis wx, aboutit le plus 2891240 5 souvent à adjoindre un amortissement entre les éléments transversaux de train et la structure de reprise d'efforts.

Aussi a-t-on proposé des atterrisseurs à patins sub-critiques, amortis et dits rigides ou raides .

Par exemple, tel est le cas de l'atterrisseur à patins qui équipe l'hélicoptère AS350 Ecureuil.

Sur cet appareil, un élément transversal avant unique est intérieurement monté par des colliers sur des poutres d'une barque de la structure de reprise d'efforts, tandis que deux amortisseurs relient à l'extérieur transversalement cet élément transversal avant à une cloison de cette structure.

À l'arrière, un autre élément transversal unique est monté par des colliers sur une partie transversalement centrale de la structure de reprise d'efforts.

Notons que c'est typiquement à un tel train d'atterrissage à patins, de type sub-critique et rigide, que s'appliquent les lames flexibles à l'arrière des patins, telles que prévues par le document FR2372081 évoqué plus bas.

Par ailleurs, dans le cas d'un atterrisseur à patins non plus subcritique mais super-critique, on cherche à ce que la valeur de la fréquence du premier mode de roulis wx reste inférieure à la valeur absolue de la différence entre 0 et w g, ce qui se lit: wx<Is2-ws 1.

Autrement dit, avec des atterrisseurs à patins super-critiques, on vise que les valeurs 0. de fréquences de régime du rotor principal et w 8 du premier mode de traînée, croisent la valeur wx de la fréquence du premier mode de roulis (qui est ici de l'ordre de 0,6 fois la valeur du régime rotor nominal On).

Ce croisement des fréquences est rapide du fait des fortes accélérations et décélérations du régime de rotation du rotor principal lors des phases, respectivement, de décollage et d'atterrissage de l'aéronef.

De fait, les taux d'amortissement n'ont pas besoin ici d'être aussi élevés que dans le cas d'un atterrisseur à patins sub-critique et rigide.

Or, on sait qu'avec un atterrisseur à patins super-critique, un facteur de raideur noté K est tel que la valeur wx de la fréquence du premier mode de roulis est égale à la racine carrée du rapport entre la valeur de ce facteur de raideur K et de la masse M de l'aéronef.

En théorie, il est donc possible d'obtenir un atterrisseur super-critique à patins sans amortisseurs qui soit acceptable du point de vue de la résonance au sol, pour peu qu'il présente une souplesse appropriée.

Par exemple, une telle approche de type super-critique s'applique à I'atterrisseur à patins de l'hélicoptère AS342 Gazelle, qui est souple et passe un mode de fréquence.

Dans cet appareil AS342 Gazelle, l'élément transversal avant est rigidement monté sur la structure de reprise d'efforts par deux colliers espacés transversalement.

Mais cet élément transversal avant comporte à l'extérieur transversalement de ces colliers, entre chaque partie avant de patin et l'emplacement du montage rigide, un cardan.

Ce cardan apporte une certaine souplesse aux extrémités où sont fixés les patins sur cet élément transversal, et donc une possibilité de débattement élastique pour l'avant de ces patins.

À l'arrière, de part et d'autre transversalement d'une ferrure supérieure de la structure de reprise d'efforts où s'articule une contre-fiche, l'élément transversal arrière est relié par deux colliers de jonction à cette structure.

Ceci diminue la fréquence propre des patins, qui est maintenue inférieure à la fréquence de rotation nominale du rotor principal.

Citons maintenant d'autres exemples d'atterrisseurs à patins connus.

Le document FR1578594 décrit un train d'atterrissage pour hélicoptère, avec des patins qui servent à amortir l'impact d'atterrissage.

Pour que tous les efforts de torsion soient absorbés par les patins, ce train possède deux éléments avant formant traverses à déport, et au moins un élément transversal arrière, auxquels éléments les patins sont reliés.

Ces éléments transversaux sont montés pivotants sur la structure de reprise d'efforts de l'hélicoptère, et des amortisseurs sont associés avec l'élément transversal arrière pour atténuer les rebonds et la résonance au sol de l'appareil.

Des mâts de traînée allant de la structure de l'hélicoptère à l'élément transversal arrière sont ajoutés au train, par exemple par intégration à l'élément transversal arrière, afin d'augmenter la rigidité en lacet et atténuer la résonance au sol.

Le document FR2372081 décrit un train d'atterrissage à patins, de type sub-critique et rigide.

Afin d'amortir les résonances et les chocs au posé au sol, des lames flexibles sont fixées à l'extrémité arrière de chaque patin.

Le document FR2537542 décrit un atterrisseur à patins pour hélicoptère, avec un dispositif d'absorption d'énergie en cas de crash ou de posé dur.

En vue de limiter les contraintes dans une structure de reprise d'efforts de l'appareil, le dispositif d'absorption d'énergie est apte à subir une déformation plastique, et comporte au moins un composant amortisseur par exemple hydraulique.

On cherche avec ce dispositif à éviter le flambage de traverses de support des patins, en compression.

Le document FR2647170 vise la réduction de souplesse d'un tel amortisseur, dans le cadre d'applications navales par exemple.

Le document GB726573 décrit un tel train d'atterrissage principal d'aéronef avec une paire de cadres symétriques par rapport au plan longitudinal médian de l'appareil, et des patins de friction ou traîneaux.

Les cadres du train d'atterrissage sont associés à des moyens d'amortissement des irrégularités de la surface de posé ainsi que des efforts de torsion autour de leurs axes d'articulation.

Le document US2641423 décrit un atterrisseur à patins pour hélicoptère, qui est apte à offrir des fonctions anti-crash, par déformation plastique définitive mais sans flambage, de traverses horizontales en aluminium.

Le document US3716208 décrit un train à patins pour l'atterrissage d'un hélicoptère.

Ce train intègre à un amortisseur, un membre tubulaire apte à absorber par déformation plastique mesurée, certains efforts en cas de crash.

C

2891240 9 Le document US4519559 décrit un dispositif à vérin agencé pour rétablir la stabilité d'un hélicoptère posé sur son train d'atterrissage à patins.

Chacun de ces patins comporte deux paires d'éléments de traverses, avec chaque élément articulé sur la structure de reprise, autour d'un axe longitudinal.

Les vérins sont interposés entre la structure de reprise d'efforts de l'hélicoptère et des éléments latéraux de traverse.

Une liaison entre ces éléments et chaque vérin est disposée entre l'axe de rotation de l'élément et son patin respectif.

Au vu de ce qui précède, d'une part on comprend que les atterrisseurs à patins rigides sont souvent trop lourds, encombrant et coûteux pour certains aéronefs à voilure tournante, tels que les hélicoptères légers.

Par opposition avec ces atterrisseurs à patins rigides, on appelle ici un atterrisseur à patins flexible , un atterrisseur avec lequel l'absorption d'énergie lors d'un posé normal, dur ou d'un crash est exclusivement assumée par des éléments transversaux, patins et autres systèmes de liaison par déformation élastique ou plastique, sans l'intervention d'amortisseurs adjoints, contre-fiches ou analogues.

D'autre part, on comprend donc qu'actuellement il n'existe pas d'atterrisseur à patins flexible (i.e. sans amortisseur) qui soit totalement acceptable en pratique, tant du point de vue de la résonance au sol que de son comportement spécifique anti-crash.

En effet, le respect d'un critère est antinomique au respect de l'autre, puisqu'un tel atterrisseur doit être capable de déformation souple pour ne pas être abusivement sensible à la résonance au sol, et offrir une solidité suffisante pour absorber l'énergie provoquée par un crash ou un atterrissage dur.

2891240 10 Un but de l'invention est de résoudre ce paradoxe, tout en préservant les qualités propres aux atterrisseurs super-critiques sans amortisseurs en termes de simplicité, de légèreté, de polyvalence (de surfaces de posé notamment) et de coûts (production et entretien).

À cet effet, un objet de l'invention est un atterrisseur pour aéronef à voilure tournante, de type à patins et flexible, cet atterrisseur comportant au moins: deux patins de posé, chacun étant sensiblement agencé suivant une direction longitudinale et latéralement de part et d'autre respectivement d'un plan médian d'élévation longitudinale de l'atterrisseur, chaque patin étant apte à absorber une part de l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique; - un élément transversal avant, sensiblement agencé suivant un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de l'atterrisseur, et apte à absorber l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique; - un élément transversal arrière sensiblement agencé comme l'élément transversal avant, et apte à absorber l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique; - des moyens d'assemblage des éléments transversaux avant 25 et arrière à une structure de reprise d'efforts de l'aéronef de destination; et - un système de liaison de l'atterrisseur à la structure de reprise d'efforts de l'aéronef de destination, apte à absorber l'énergie qui lui est appliquée lors d'un crash, par déformation plastique contrôlée.

Suivant l'invention, I'atterrisseur prévoit que: - le système de liaison comporte au moins une paire de chandelles de flambage, arrière et/ou avant, chaque chandelle étant agencée sensiblement suivant une direction d'élévation et de manière à se déformer dans le domaine plastique par flambage; - l'élément transversal avant présente de chaque côté de l'atterrisseur transversalement une section d'embout qui définit un déport transversalement externe et en élévation vers le bas par rapport aux moyens d'assemblage avant et le cas échéant d'une articulation inférieure de la paire de chandelles de flambage avant; - l'élément transversal arrière présente de chaque côté de I'atterrisseur transversalement une section d'embout qui définit un déport transversalement externe et en élévation vers le bas par rapport aux moyens d'assemblage arrière et le cas échéant d'une articulation inférieure de la paire de chandelles de flambage arrière; et - les moyens d'assemblage possèdent transversalement au moins entre les chandelles de flambage d'une paire avant et/ou arrière, respectivement au moins un organe de fixation destiné à assurer un assemblage hyperstatique entre la structure de reprise d'efforts de l'aéronef de destination et respectivement les éléments avant et/ou arrière.

Dans un mode de réalisation, l'atterrisseur est agencé pour que l'absorption d'énergie lors d'un posé normal, dur ou d'un crash est exclusivement assumée par des éléments transversaux, patins et chandelles de flambage par déformation élastique ou plastique, sans l'intervention d'amortisseurs adjoints, contre-fiches ou analogues.

Une variante prévoit que l'atterrisseur est de type à comportement subcritique.

Une autre variante prévoit que l'atterrisseur est de type à comportement super-critique.

Selon une réalisation, l'atterrisseur prévoit que: - au moins une paire de chandelles de flambage arrière et/ou avant, est pourvue d'articulations inférieure et supérieure qui font partie des moyens d'assemblage, ces articulations inférieure et supérieure étant disposées avec un empattement prédéterminé transversalement par rapport aux organes de fixation hyperstatique respectivement arrière et/ou avant; et - de part et d'autre transversalement des organes de fixation hyperstatique arrière et/ou avant, les éléments avant et/ou arrière transversaux sont agencés avec un porte-à-faux en élévation vers le haut et transversalement vers l'extérieur.

Selon encore une réalisation: - chaque patin est apte à absorber une part de l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique essentiellement voire totalement en torsion; et/ou - l'élément transversal avant et/ou arrière est apte à absorber l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique essentiellement voire totalement en flexion.

Dans une mise en oeuvre, l'atterrisseur possède au moins une paire de chandelles de flambage arrière, les moyens d'assemblage comportant à l'avant exclusivement au moins un organe de fixation hyperstatique avant, par exemple par encastrement et/ou assemblage rotulant, et éventuellement un agencement de renfort de l'élément transversal avant.

Dans une autre mise en oeuvre, I'atterrisseur possède au moins une paire de chandelles de flambage avant, les moyens d'assemblage comportant à l'arrière exclusivement au moins un organe de fixation hyperstatique arrière, par exemple par encastrement et/ou assemblage rotulant, et éventuellement un agencement de renfort de l'élément transversal arrière.

Dans encore une autre mise en oeuvre, I'atterrisseur possède 10 au moins une paire de chandelles de flambage avant ainsi qu'au moins une paire de chandelles de flambage arrière.

Dans une autre réalisation, au moins une paire de chandelles de flambage arrière et/ou avant du système de liaison est agencée de manière à se déformer dans le domaine plastique par flambage à effort sensiblement constant.

Dans encore une autre réalisation, au moins une paire de chandelles de flambage arrière et/ou avant du système de liaison est agencée de manière à se déformer dans le domaine plastique par flambage, si les efforts deviennent supérieurs à un seuil prédéterminé, correspondant à un posé dur ou à un crash, et ladite paire de chandelles étant agencée pour que la déformation reste plastique et soit exempte de flambage voire nulle si les efforts restent inférieurs à ce même seuil prédéterminé.

Dans une mise en oeuvre, les chandelles de flambage d'au moins une paire avant et/ou arrière présentent chacune un corps déformable monté par exemple de manière démontable entre des articulations inférieure et supérieure, et dont la section est polygonale, par exemple rectangulaire à grand bord orienté longitudinalement.

Selon les réalisations, au moins un corps déformable de chandelles de flambage d'au moins une paire avant et/ou arrière est essentiellement en acier ou en matériau composite tel que des fibres de verre ou carbone, par exemple.

Dans une autre mise en oeuvre, au moins une paire de chandelles de flambage arrière et/ou avant, est pourvue d'articulations inférieure et supérieure dont l'une au moins comporte une rotule.

Dans une réalisation, au moins une rotule d'articulation de chandelle de flambage présente un centre de pivotement sensiblement excentré transversalement, par exemple vers l'extérieur de l'atterrisseur par rapport à une fibre neutre d'un corps déformable de cette chandelle.

Dans une mise en oeuvre, I'atterrisseur possède une paire de patins de friction longitudinaux unifiés à l'avant par une section généralement transversale dite en moustache .

Encore un objet de l'invention est un aéronef par exemple à voilure tournante, cet aéronef comportant un atterrisseur à patins flexible tel qu'évoqué.

Selon l'invention, les organes de fixation arrière et avant sont agencés transversalement à proximité du plan médian d'élévation longitudinale de l'aéronef et/ou sensiblement de part et d'autre longitudinalement, d'un centre de gravité de cet aéronef.

De ce qui précède, on comprend que l'invention permet d'obtenir un atterrisseur à patins pour aéronef à voilure tournante, qui soit à la fois apte à présenter une sécurité exceptionnelle au regard de ses: comportement anti-résonance au sol; et - en cas d'atterrissage dur ou crash .

Un tel atterrisseur à patins est particulièrement bien adapté aux hélicoptères à rotor principal articulé de propulsion et sustentation.

Dans un cas comme dans l'autre, le risque de dommages humains et/ou matériels inacceptables est fortement réduit.

Également, il est possible grâce à l'invention que les normes de sécurité, tant actuelles que prochaines, soient respectées afin d'assurer une homologation aisée et rapide de l'aéronef selon l'invention.

L'invention est maintenant décrite en référence des exemples de réalisation, donnés à titre non limitatif et illustrés par les dessins annexés.

La figure 1 est une vue schématique d'élévation longitudinale d'un aéronef à voilure tournante conforme à l'invention, en fait un hélicoptère, représenté de côté avec son extrémité avant dite nez vers la gauche et son extrémité arrière dite queue vers la droite.

La figure 2 est une vue schématique en perspective arrière d'un atterrisseur à patins conforme à l'invention, sur laquelle différentes options de positionnement de paires avant et/ou arrière de chandelles de flambage sont indiquées en traits fins alternés.

La figure 3 est une vue partielle schématique en section transversale d'élévation d'un aéronef à voilure tournante selon l'invention, au droit longitudinalement d'une voie équipée de chandelles de flambage, qui illustre des dispositions à : - sections d'embout à déport externe et d'élévation; - empattements transversaux; et -porte-à-faux.

La figure 4 est un diagramme qui représente en abscisse un déplacement issu d'une déformation plastique, et en ordonnée des valeurs d'effort en cas de crash, d'une part (généralement en bas) en traits discontinus alternés pour un système de liaison conventionnel (traverse seule), et d'autre part (généralement en haut) en traits discontinus simples pour une paire de chandelles de flambage d'atterrisseur conformes à l'invention, les surfaces comprises entre les abscisse et ordonnée illustrant l'énergie absorbée en cas de crash respectivement par un tel système de liaison conventionnel et par la paire de chandelles de flambage de l'invention.

La figure 5 est une vue partielle schématique d'élévation transversale de devant d'une chandelle à articulation à rotule d'atterrisseur selon l'invention, qui illustre bien l'agencement excentré transversalement de l'axe de pivotement de cette articulation à rotule par rapport à une fibre neutre de cette chandelle.

La figure 6 est une vue partielle schématique d'élévation longitudinale d'une chandelle d'atterrisseur selon l'invention, qui illustre bien la section longitudinale et transversale en polygone ici rectangle- du corps déformable de cette chandelle.

Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits ci-après.

Dans les dessins, où les éléments similaires sont désignés 25 par les mêmes numéros de référence, sont représentées trois directions orthogonales les unes aux autres.

Une direction Z dite d'élévation, correspond aux hauteur et épaisseur des structures décrites: les termes haut/bas ou inférieur/supérieur s'y réfèrent. Par simplification, cette direction Z est parfois dite verticale.

Une autre direction X dite longitudinale, correspond aux longueur ou dimension principales des structures décrites. Les termes avant/arrière s'y réfèrent. Par simplification, cette direction X est parfois dite horizontale.

Encore une autre direction Y dite transversale, correspond aux largeur ou dimension latérale des structures décrites. Le terme côté s'y réfère. Par simplification, cette direction Y est parfois considérée comme étant horizontale.

Les directions X et Y définissent conjointement un plan (X,Y) dit principal (perpendiculaire à celui de la feuille sur la figure 1) à l'intérieur duquel s'inscrit le polyèdre de sustentation et un plan d'atterrissage.

Sur les figures 1 à 3, la référence 1 désigne de façon générale, un aéronef à voilure tournante. Dans ce cas d'espèce, l'aéronef 1 est un hélicoptère. Plus loin, cet aéronef 1 est parfois appelé appareil .

Sur les figures 1 à 6, un train d'atterrissage ou atterrisseur est désigné par la référence générale 2.

Au sein de cet appareil 1, on remarque en particulier sur la figure 1, un fuselage 3, et un rotor principal 4 de propulsion et sustentation.

La référence 5 désigne une structure de reprise d'efforts qui apporte au fuselage 3 de l'appareil 1, la rigidité voulue ainsi qu'un comportement sécuritaire en cas de crash.

Classiquement, la structure 5 de reprise d'efforts participe directement ou indirectement au montage du rotor principal 4 sur l'appareil 1.

Sur la figure 1, l'atterrisseur 2, comporte notamment: - deux patins 6; 2891240 18 - un élément 7 transversal avant; - un élément 8 transversal arrière; - des moyens 9 d'assemblage des éléments transversaux 7 et 8 à la structure 5 de reprise d'efforts; et - un système 10 de liaison anticrash.

Soulignons ici que I'atterrisseur 2 est flexible, c'est-à-dire agencé de sorte que l'absorption d'énergie lors d'un posé normal, dur ou d'un crash est exclusivement assumée via les éléments transversaux 7 et/ou 8, lespatins 6 et chandelles 11 de flambage (représentées sur les figures 3, 5 et 6), par déformation élastique ou plastique.

Autrement dit, l'atterrisseur 2 de l'invention est dépourvu d'amortisseurs adjoints, contre-fiches ou analogues.

Une variante prévoit que l'atterrisseur 2 est de type à 15 comportement sub-critique. Une autre variante prévoit que l'atterrisseur 2 est de type à comportement super-critique.

Bien sûr, l'invention s'applique indifféremment aux trains 2 ayant par exemple à l'avant ou à l'arrière une traverse en deux éléments droit et gauche distincts, des patins dédoublés et/ou unifiés par une section supplémentaire dite moustache.

Cet atterrisseur 2 à patins 6 présente une flexibilité locale, comme on le verra- acceptable du point de vue de la résonance au sol.

En effet, chaque patin 6 est apte ici à absorber une part de 25 l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé de l'appareil 1 en conditions normales, et ce par déformation élastique.

2891240 19 Outre les patins 6, les éléments 7 et 8 transversaux sont aptes chacun à absorber par déformation élastique, l'énergie qui leur est appliquée lors d'un posé en conditions normales.

Quant au système 10 de liaison à la structure 5, il vise à absorber la part d'énergie qui lui est appliquée lors d'un crash, par déformation plastique contrôlée.

La figure 2 montre bien que chacun des patins 6 est sensiblement agencé suivant la direction longitudinale X et est étendu latéralement de part et d'autre respectivement du plan médian (X, Z) d'élévation longitudinale de l'atterrisseur 2 ou de l'appareil 1.

L'élément 7 transversal avant est quant à lui sensiblement agencé suivant un plan perpendiculaire à la direction longitudinale x, à l'avant d'un centre de gravité 17 de l'appareil 1.

Similairement, l'élément 8 transversal arrière est sensiblement agencé suivant un autre plan perpendiculaire à la direction X, mais à l'arrière longitudinalement du centre de gravité 17.

Chaque élément 7 ou 8 définit une voie respectivement avant ou arrière.

Les moyens 9 d'assemblage assurent le montage des éléments avant 7 et arrière 8 sur la structure 5 de reprise d'efforts. Ce sont donc ces moyens 9 qui permettent l'assemblage de l'atterrisseur 2 sous l'appareil 1.

Suivant l'invention, on cherche à obtenir que les parties de l'atterrisseur 2 dites flexibles, c'est-à-dire les plus proches de la surface de posé de l'appareil 1, présentent une aptitude à la déformation élastique (souvent par déformation en torsion) pour amortir un posé en conditions normales.

Mais également, on ménage au sein de I'atterrisseur 2 des zones de déformation plastique (souvent par flexion) à même d'encaisser les efforts en cas de posé dur, typiquement en cas d'autorotation.

Enfin, on ménage des zones de I'atterrisseur 2 déformables par flambage et à même d'encaisser les efforts en cas de crash.

De fait, selon l'importance des efforts de posé appliqués à I'atterrisseur 2 selon l'invention, ce sont distinctement et en quelque sorte sélectivement soit les parties flexibles, soit les zones de déformation plastique des éléments 7 ou 8, soit encore les chandelles 11 de flambage, qui assurent l'absorption d'énergie liée à l'entrée en contact de l'appareil 1 avec sa surface de posé.

Autrement dit, des parties et zones fonctionnellement distinctes de l'atterrisseur 2, prennent de manière dédiée en charge l'absorption d'énergie liée à un type (normal, dur, crash) donné de posé.

À cette fin, l'atterrisseur 2 prévoit que: - le système 10 de liaison comporte au moins une paire de chandelles 11 de flambage sur la voie l'arrière et/ou sur la 20 voie l'avant - les éléments 7 et 8 transversaux présentent de côté transversalement, chacun une section 12 d'embout qui définit un déport 13 (voir figure 3) ; et - les moyens 9 d'assemblage possèdent transversalement au 25 moins un organe de fixation 14 qui assure un assemblage hyperstatique de la structure 5 avec les éléments 7 et 8.

Selon les réalisations, à l'avant et/ou à l'arrière, un tel organe de fixation hyperstatique est en forme de constituant d'assemblage par encastrement, ou d'assemblage rotulant (24).

Notons également que dans l'aéronef 1 de la figure 1, ces organes 14 de fixation hyperstatique arrière et avant, sont agencés transversalement à proximité du plan médian d'élévation longitudinale de l'aéronef 1 et (figure 3) sensiblement de part et d'autre longitudinalement, du centre de gravité 17 de cet aéronef 1.

D'un point de vue fonctionnel, on comprend déjà que: - chacune des sections 12 d'embout à déport 13 forme une partie distincte de l'atterrisseur 2 qui prend en charge de manière dédiée par déformation plastique l'absorption d'énergie liée à un posé normal; - également chacune des sections 12 d'embout à déport 13 définit une zone distincte de l'atterrisseur 2 qui prend en charge de manière dédiée l'absorption d'énergie liée à un posé dur, par déformation plastique sans flambage; et - chaque paire de chandelles 11 forme les zones distinctes de l'atterrisseur 2 qui prennent en charge de manière dédiée l'absorption d'énergie liée à un crash, par déformation en flambage dans le domaine plastique.

Sur les figures 1 à 3, les chandelles 11 de flambage sont agencées sensiblement suivant la direction d'élévation Z. Dans une variante, l'atterrisseur 2 possède sur la voie avant une paire de chandelles 11 de flambage et un organe 14 de fixation hyperstatique avant.

Éventuellement, est prévu dans cette variante un agencement (non représenté) de renfort de l'élément 8 transversal arrière, tel qu'un mât de traînée ou autre organe d'optimisation de la flexibilité.

Dans une variante différente, I'atterrisseur 2 possède sur la voie arrière une paire de chandelles 11 de flambage et un organe 14 de fixation hyperstatique par encastrement. Sur la voie avant, est éventuellement prévu un agencement d'optimisation de la flexibilité.

Une alternative à ces variantes où seule l'une des voies (respectivement avant ou arrière) possède des chandelles 11, prévoit que l'autre voie sans flambage (respectivement arrière et avant), possède néanmoins un organe 14 de fixation hyperstatique.

Une dernière variante de I'atterrisseur 2 possède une paire de chandelles 11 sur la voie avant ainsi que sur la voie arrière. Ces voies arrière et avant sont aussi pourvues chacune d'un organe 14 de fixation hyperstatique.

Dans la plupart des réalisations, les chandelles 11 de flambage arrière et/ou avant du système 10 de liaison sont agencées de manière à se déformer dans le domaine plastique, par flambage à effort sensiblement constant.

Maintenant, on détaille les parties, porte-à-faux et zones de déformation contrôlée de I'atterrisseur 2 et leur mode d'absorption d'énergie dédié.

En se reportant à la figure 3, on voit que pour prendre en charge l'absorption d'énergie lors de posés normaux de l'appareil 1, un élément transversal 7 ou 8 présente de chaque côté de I'atterrisseur 2 transversalement suivant Y, une section 12 d'embout qui définit un déport 13.

Chaque déport 13 de section 12 d'embout est étendu en saillie transversalement (Y) vers l'extérieur de l'appareil 1, ainsi qu'en élévation suivant la direction Z vers le bas, par rapport aux moyens 9 d'assemblage de sa voie respective avant ou arrière.

Le déport 13 est sur la figure 3 sensiblement en forme d'arc de cercle, étendu depuis une articulation inférieure 15 de la chandelle 11 sur l'élément transversal (7 ou 8) de cette voie.

L'arc de cercle formé par ce déport 13 est ici étendu du haut vers le bas en allant de l'intérieur de l'appareil 1 ou de l'atterrisseur 2, vers l'extérieur transversalement.

On comprend que lors d'un posé normal, des efforts sont appliqués sur les patins 6 accrochés à des déports 13.

Ceci provoque la flexion des l'éléments transversaux 7 et 8, dans le domaine élastique, et ainsi l'absorption d'énergie recherchée.

Cette flexion est opérée sensiblement autour de l'articulation inférieure 15 et dans le sens horaire, sur la figure 3. II n'y a pas alors de déformation élastique ou plastique notable au sein du reste de l'atterrisseur 2, sauf parfois une déformation élastique en torsion des patins 6.

Lors d'un posé dur, des efforts supérieurs à un seuil prédéterminé de flexibilité admissible par I'atterrisseur 2 sont appliqués sur les patins 6.

Ceci provoque la flexion irréversible des déports 13 des sections 12 d'embout, dans le domaine élastique, et ainsi l'absorption d'énergie recherchée.

Il s'agit également d'une flexion qui est opérée sensiblement autour de l'articulation inférieure 15 et dans le sens horaire, sur la figure 3.

Il n'y a pas alors de déformation élastique ou plastique supplémentaire au sein des éléments 7 et 8 transversaux, notamment entre les deux articulations 15 d'une même voie de I'atterrisseur 2, c'est-à-dire à proximité des organes 14 de fixation, de part et d'autre transversalement.

Rappelons ici qu'en général, ces organes 14 de fixation des moyens 9 d'assemblage, sont disposés transversalement entre les chandelles 11 de flambage d'une voie avant et/ou arrière, et sont destinés à assurer un assemblage hyperstatique entre la structure 5 de reprise d'efforts de l'aéronef de destination et respectivement les éléments avant 7 et/ou arrière 8.

Il ressort bien de la figure 3 que de part et d'autre transversalement (Y) des organes 14 de fixation hyperstatique arrière et/ou avant, les éléments 7 et 8 transversaux sont agencés avec un porte-à-faux 18 en élévation vers le haut et transversalement vers l'extérieur.

Pour simplifier, le cas échéant, chacun des deux porte-à-faux 18 d'une voie est étendu entre les articulations 15 inférieures des chandelles 11 de flambage arrière et/ou avant.

Du fait qu'il est délimité vers l'extérieur et le bas par les articulations 15 des chandelles 11, et vers l'intérieur et le haut par l'organe 14 de la voie correspondante, la zone des éléments 7 ou 8 avec ces porte-à-faux 18 n'est pas apte à subir une déformation élastique importante.

Par contre, les porte-à-faux 18 subissent une déformation plastique notable lors d'un crash, dès lors que des efforts supérieurs à un seuil prédéterminé de flambage sont appliqués à l'atterrisseur 2 via les patins 6.

Ceci provoque la flexion irréversible des porte-à-faux 18, dans le domaine élastique, et ainsi l'absorption d'énergie recherchée.

2891240 25 Mais cette déformation irréversible des porte-à-faux 18 est conditionnée par le flambage des chandelles 11 au sein d'une voie donnée.

De fait, en cas de crash l'absorption d'énergie par les chandelles 11 (qui est le produit du déplacement de chaque articulation 15 inférieure des chandelles 11 par l'effort de flambage) vient s'ajouter à celle issue de la déformation plastique de flexion des porte-à-faux 18.

Ceci contribue à réaliser un atterrisseur 2 flexible possédant un excellent rendement, comme ceci ressort de la figure 4.

Notons que sur cette figure 4, est indiqué en 19 le point de rupture (prévu) des chandelles 11.

Sur le diagramme de la figure 4, les valeurs d'efforts en cas de crash pour un système de liaison conventionnel sont nettement inférieures à celles obtenues avec un atterrisseur 2 à chandelles 11 de flambage d'atterrisseur conformes à l'invention.

En effet, les surfaces comprises entre les abscisse D et ordonnée F qui illustrent l'énergie absorbée en cas de crash respectivement par un tel système de liaison conventionnel et par la paire de chandelles 11 de flambage de l'invention, sont nettement plus étendues pour l'invention que pour les systèmes connus.

Ce constat peut être optimisé par des spécificités additionnelles exposées ci-après.

Selon une réalisation, l'atterrisseur 2 prévoit qu'au moins une paire de chandelles 11 de flambage arrière et/ou avant, est pourvue d'articulations inférieure 15 et supérieure 16 disposées avec un porte-à- faux 18 aussi dit empattement prédéterminé, transversalement par rapport aux organes 14 de fixation hyperstatique respectivement arrière et/ou avant.

Sur les figures 5 et 6, les chandelles 11 de flambage présentent un corps déformable 20 monté de manière démontable via des vis ou rivets 21 entre les articulations inférieure 15 et supérieure 16.

Ici, le corps 20 de chandelle 11 présente une section 22 polygonale, en fait rectangulaire à grand bord 23 orienté longitudinalement selon la direction X. Par ailleurs, le corps 20 déformable de la chandelle 11 de la figure 5 est essentiellement en acier ou en matériau composite tel 10 que des fibres de verre ou carbone.

La figure 5 montre que l'articulation inférieure 15 ou supérieure 16 de la chandelle 11 comporte une rotule 24. Ces rotules 24 d'articulation de la chandelle 11 présentent ici un centre de pivotement sensiblement excentré transversalement, d'une distance d'excentration 25 visible sur la figure 5.

On comprend que les rotules 24 forment une version articulée des organes de fixation hyperstatique, désignés plus haut par la référence 14.

Du fait de cette distance d'excentration 25, le centre de 20 pivotement des articulations 15 et 16 d'une chandelle est décalé vers l'extérieur de I'atterrisseur 2, par rapport à une fibre neutre 26 du corps déformable de cette chandelle 11.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Atterrisseur (2) pour aéronef (1) à voilure tournante, de type à patins (6), cet atterrisseur (2) comportant au moins: - deux patins (6) de posé, chacun étant sensiblement agencé suivant une direction longitudinale et latéralement de part et d'autre respectivement d'un plan médian d'élévation longitudinale de l'atterrisseur (2), chaque patin (6) étant apte à absorber une part de l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique; - un élément (7) transversal avant, sensiblement agencé suivant un plan perpendiculaire à la direction longitudinale de I'atterrisseur (2), et apte à absorber l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique; - un élément (8) transversal arrière sensiblement agencé comme l'élément (7) transversal avant, et apte à absorber l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique; - des moyens (9) d'assemblage des éléments (7, 8) transversaux avant et arrière à une structure (5) de reprise d'efforts de l'aéronef (1) de destination; et - un système (10) de liaison de I'atterrisseur (2) à la structure (5) de reprise d'efforts de l'aéronef (1) de destination, apte à absorber l'énergie qui lui est appliquée lors d'un crash, par déformation plastique contrôlée, caractérisé en ce que l'atterrisseur (2) prévoit que: - le système (10) de liaison comporte au moins une paire de chandelles (Il) de flambage, arrière et/ou avant, chaque chandelle (1 1) étant agencée sensiblement suivant une direction d'élévation (Z) et de manière à se déformer dans le domaine plastique par flambage; - l'élément (7) transversal avant présente de chaque côté de l'atterrisseur (2) transversalement une section (12) d'embout qui définit un déport (13) transversalement externe et en élévation vers le bas par rapport aux moyens (9) d'assemblage avant et le cas échéant d'une articulation inférieure (15) de la paire de chandelles (11) de flambage avant; - l'élément (8) transversal arrière présente de chaque côté de I'atterrisseur (2) transversalement une section (12) d'embout qui définit un déport (13) transversalement externe et en élévation vers le bas par rapport aux moyens d'assemblage arrière et le cas échéant d'une articulation inférieure de la paire de chandelles (11) de flambage arrière; et - les moyens (9) d'assemblage possèdent transversalement au moins entre les chandelles (11) de flambage d'une paire avant et/ou arrière, respectivement au moins un organe (14) de fixation destiné à assurer un assemblage hyperstatique entre la structure (5) de reprise d'efforts de l'aéronef (1) de destination et respectivement les éléments (7, 8) avant et/ou arrière.

2- Atterrisseur (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'atterrisseur (2) prévoit que: - au moins une paire de chandelles (11) de flambage arrière et/ou avant, est pourvue d'articulations inférieure (15) et supérieure (16) qui font partie des moyens (9) d'assemblage, ces articulations (15, 16) inférieure et supérieure étant disposées avec un porte-à-faux (18) ou empattement prédéterminé transversalement par rapport aux organes (14) de fixation hyperstatique respectivement arrière et/ou avant; et - de part et d'autre transversalement (Y) des organes (14) de fixation hyperstatique arrière et/ou avant, les éléments avant (7) et/ou arrière (8) transversaux sont agencés avec un porte-à-faux (18) en élévation vers le haut et transversalement vers l'extérieur.

3- Atterrisseur (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que: - chaque patin (6) est apte à absorber une part de l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique essentiellement voire totalement en torsion; et/ou - l'élément transversal avant (7) et/ou arrière (8) est apte à absorber l'énergie qui lui est appliquée lors d'un posé en conditions normales par déformation élastique essentiellement voire totalement en flexion.

4- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que I'atterrisseur (2) possède au moins une paire de chandelles (11) de flambage arrière, les moyens (9) d'assemblage comportant à l'avant exclusivement au moins un organe (14) de fixation hyperstatique avant, par exemple par encastrement et/ou assemblage rotulant (24), et éventuellement un agencement de renfort de l'élément transversal (7) avant.

5- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'atterrisseur (2) possède au moins une paire de chandelles (11) de flambage avant, les moyens d'assemblage comportant à l'arrière exclusivement au moins un organe (14) de fixation hyperstatique arrière, par exemple par encastrement et/ou assemblage rotulant (24), et éventuellement un agencement de renfort de l'élément transversal arrière.

6- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'atterrisseur (2) possède au moins une paire de chandelles (11) de flambage avant ainsi qu'au moins une paire de chandelles (1 1) de flambage arrière.

7- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une paire de chandelles (11) de flambage arrière et/ou avant du système (10) de liaison est agencée de manière à se déformer dans le domaine plastique par flambage à effort sensiblement constant.

8- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une paire de chandelles (11) de flambage arrière et/ou avant du système (10) de liaison est agencée manière à se déformer dans le domaine plastique par flambage, si les efforts deviennent supérieurs à un seuil prédéterminé, correspondant à un posé dur ou à un crash, et ladite paire de chandelles (11) étant agencée pour que la déformation reste plastique et soit exempte de flambage voire nulle si les efforts restent inférieurs à ce même seuil prédéterminé.

9- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les chandelles (1 1) de flambage d'au moins une paire avant et/ou arrière présentent chacune un corps (20) déformable monté par exemple de manière démontable (21) entre des articulations inférieure (15) et supérieure (16), et dont la section (22) est polygonale, par exemple rectangulaire à grand bord (23) orienté longitudinalement (x).

10- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins un corps (20) déformable de chandelles (11) de flambage d'au moins une paire avant et/ou arrière est essentiellement en acier ou en matériau composite tel que des fibres de verre ou carbone.

11- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une paire de chandelles (11) de flambage arrière et/ou avant, est pourvue d'articulations inférieure (15) et supérieure (16) dont l'une au moins comporte une rotule (24).

12- Atterrisseur (2) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins une rotule (24) d'articulation de chandelle (11) de flambage présente un centre de pivotement sensiblement excentré (25) transversalement, par exemple vers l'extérieur de I'atterrisseur (2) par rapport à une fibre neutre (26) d'un corps (20) déformable de cette chandelle (11).

13- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que I'atterrisseur (2) possède une paire de patins (6) de friction longitudinaux unifiés à l'avant par une section 20 généralement transversale dite en moustache D.

14- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que I'atterrisseur (2) est agencé pour que l'absorption d'énergie lors d'un posé normal, dur ou d'un crash est exclusivement assumée par des éléments transversaux (7, 8), patins de friction (6) et chandelles (11) de flambage par déformation élastique ou plastique, sans l'intervention d'amortisseurs adjoints, contre-fiches ou analogues.

15- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'atterrisseur (2) est de type à comportement sub-critique.

16- Atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'atterrisseur (2) est de type à comportement super-critique.

17- Aéronef (1) à voilure tournante, cet aéronef (1) comportant un atterrisseur (2) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les organes de fixation (14) arrière et avant sont agencés transversalement (Y) à proximité du plan médian (X, Z) d'élévation longitudinale de l'aéronef (1) et/ou sensiblement de part et d'autre longitudinalement (X), d'un centre de gravité (17) de cet aéronef (1).