FR2918635A1 - Dispositif aerodynamique retractable premettant le controle de la trajectoire du sillage d'une trappe d'aeronef - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un aéronef (10) comportant :- une paroi (14) ayant une surface extérieure en contact avec des écoulements d'air externes à l'aéronef,- une cavité (16) interne à l'aéronef aménagée en retrait par rapport à la surface extérieure de la paroi,- au moins une trappe mobile (18, 20) qui, en position fermée, prolonge la surface extérieure de manière à obturer la cavité vis-à-vis de l'extérieur et, en position ouverte, fait saillie par rapport à la surface extérieure de manière à ouvrir la cavité sur l'extérieur,caractérisé en ce qu'il comporte au moins un déflecteur aérodynamique mobile (30, 32) dont le mouvement est asservi à celui de ladite au moins une trappe, ledit au moins un déflecteur aérodynamique faisant saillie par rapport à la surface extérieure dans une zone de celle-ci située en dehors de la zone couverte par ladite au moins une trappe lorsque ladite au moins une trappe est ouverte.

Description

La présente invention est relative à un aéronef et se rapporte, plus

particulièrement, à un dispositif aérodynamique assurant le contrôle de la trajectoire du sillage d'une trappe d'aéronef. II est connu d'avoir sur un aéronef des éléments tels que des portes ou trappes qui sont ouvertes ou fermées pour respectivement ouvrir ou fermer une cavité interne à l'aéronef. Les trappes d'un train d'atterrissage constituent un exemple de ces éléments. Lorsque de tels éléments sont en position ouverte et que l'aéronef est en mouvement, un sillage est généré en aval de ces éléments.

Ce sillage se traduit par un écoulement décollé de la surface extérieure du fuselage et qui est donc perturbé. Dans certaines circonstances, par exemple en cas de dérapage, le sillage généré par l'ouverture des trappes d'un train d'atterrissage perturbe une large zone de la surface extérieure de l'aéronef en suivant une trajectoire fortement montante au lieu de s'écouler sous le fuselage, le long de celui-ci. Par ailleurs, les aéronefs comportent également d'autres éléments protubérants tels que des capteurs de grandeurs physiques, par exemple des sondes aérodynamiques mesurant une pression statique ou dynamique ou mesurant l'orientation des filets d'air à l'endroit où elles sont positionnées.

Afin d'assurer une précision de mesure optimale ces capteurs doivent être placés dans un écoulement non décollé c'est-à-dire, de façon générale, non perturbé. Or, le sillage provoqué par l'ouverture d'une porte ou d'une trappe peut fausser les mesures réalisées par les capteurs lorsqu'il atteint les zones dans lesquelles ces derniers sont positionnés. La présente invention prévoit de remédier à cet inconvénient en proposant un aéronef comportant : une paroi ayant une surface extérieure en contact avec des écoulements d'air externes à l'aéronef, - une cavité interne à l'aéronef aménagée en retrait par rapport à la surface extérieure de la paroi, au moins une trappe mobile qui, en position fermée, prolonge la surface extérieure de manière à obturer la cavité vis-à-vis de l'extérieur et, en position ouverte, fait saillie par rapport à la surface extérieure de manière à ouvrir la cavité sur l'extérieur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un déflecteur aérodynamique mobile dont le mouvement est asservi à celui de ladite au moins une trappe, ledit au moins un déflecteur aérodynamique faisant saillie par rapport à la surface extérieure dans une zone de celle-ci située en dehors de la zone couverte par ladite au moins une trappe lorsque ladite au moins une trappe est ouverte. Le déflecteur aérodynamique positionné dans une zone qui est influencée par le sillage produit par l'ouverture d'une trappe interagit avec ce sillage pour en contrôler la trajectoire afin qu'il ne vienne pas, par exemple, perturber le fonctionnement des capteurs. Le contrôle de la trajectoire peut, par exemple, consister à redresser l'écoulement perturbateur généré par l'ouverture d'une trappe d'un train d'atterrissage, de façon à ce que cet écoulement ne remonte pas trop sur les flancs latéraux opposés de l'aéronef et ne perturbe pas les capteurs. En liant le mouvement de rétractation et de déploiement du déflecteur respectivement au mouvement de fermeture et d'ouverture de la trappe, on s'assure que le déflecteur ne sera utilisé qu'en cas de nécessité.

Ainsi, lorsque la cavité est fermée le ou les déflecteurs ne sont pas sortis et donc n'engendrent aucune perturbation locale dans l'écoulement d'air externe baignant l'aéronef. On notera que si deux trappes sont utilisées pour obturer la cavité interne, deux déflecteurs peuvent être utilisés, un de chaque côté de la cavité, voire plusieurs de chaque côté. Selon une caractéristique, ledit au moins un déflecteur aérodynamique est assujetti mécaniquement à ladite au moins une trappe.

Ainsi, l'asservissement des mouvements est obtenu de façon simple en reliant mécaniquement la trappe et le ou les déflecteurs associés. Selon une caractéristique, ledit au moins un déflecteur aérodynamique comprend une première partie dite active qui fait saillie par rapport à la surface extérieure lorsque la trappe est ouverte et qui est escamotée lorsque la trappe est fermée. Seule une partie du déflecteur est agencée à l'extérieur de l'aéronef en cas d'ouverture de la trappe. Selon une caractéristique, ledit au moins un déflecteur 10 aérodynamique comprend une deuxième partie qui est reliée de façon articulée à ladite au moins une trappe. Cette deuxième partie assurant la liaison mécanique avec la trappe est généralement agencée à l'intérieur de l'aéronef car elle ne participe pas au contrôle du sillage associé à l'ouverture de la trappe. 15 Par exemple, la deuxième partie du déflecteur est reliée par un bras articulé à ladite ou au moins une trappe. Selon une caractéristique, ledit au moins un déflecteur aérodynamique est monté pivotant autour d'un axe fixe. Ainsi, le seul mouvement d'ouverture ou de fermeture de la trappe 20 provoque le pivotement du déflecteur autour de l'axe et son extension ou sa rétractation. Par exemple, les deux parties dudit au moins un déflecteur aérodynamique s'étendent de part et d'autre de l'axe fixe. L'axe fixe est, par exemple, disposé au niveau de la paroi de 25 l'aéronef afin de rendre négligeable la traînée parasite liée à cette installation. Selon une caractéristique, l'axe de pivotement dudit au moins un déflecteur aérodynamique est sensiblement parallèle à l'axe de pivotement de ladite au moins une trappe, ce qui simplifie la transmission du mouvement de la trappe au déflecteur. 30 Ainsi, les mouvements de la trappe et du déflecteur ont lieu dans des plans voisins, voire identiques en cas de parfait parallélisme entre leurs axes de rotation.

Selon une caractéristique, l'axe de pivotement de ladite au moins une trappe est parallèle à la direction longitudinale du fuselage de l'aéronef. Selon une caractéristique, suivant une vue en section transversale du fuselage de l'aéronef, un déflecteur aérodynamique est localisé au niveau d'au moins une des deux parties de la surface extérieure de la paroi du fuselage qui s'étendent, de part et d'autre de la cavité interne, en remontant vers le haut. Selon une caractéristique, la partie saillante dudit au moins un déflecteur a la forme d'une plaque de forme générale longitudinale qui est 10 disposée le long du fuselage de l'aéronef. Une telle forme permet de canaliser les écoulements perturbateurs suivant la direction générale longitudinale, limitant ainsi la propagation transversale de ces écoulements. Selon une caractéristique, un ou plusieurs capteurs sont positionnés 15 sur la surface extérieure de la paroi de telle façon que ledit au moins un déflecteur aérodynamique est positionné entre un ou plusieurs capteurs et la trappe. Ce ou ces déflecteurs dévient ainsi les écoulements perturbateurs afin de les retarder, voire de les empêcher d'atteindre le ou les capteurs qui 20 sont placés sur la trajectoire qu'emprunteraient ces écoulements en l'absence de barrières ou cloisons aérodynamiques. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : 25 - les figures 1 et 2 sont respectivement des vues schématiques générales de face de l'avant d'un fuselage d'aéronef avec les trappes du train d'atterrissage avant en position d'ouverture et en position de fermeture ; - la figure 3 est une vue schématique partielle agrandie de la partie de la figure 1 en section transversale montrant un déflecteur associé à 30 une trappe du train d'atterrissage avant ; - la figure 4 est une vue schématique de côté montrant le positionnement longitudinal d'un déflecteur aérodynamique par rapport aux trappes du train d'atterrissage avant ; les figures 5a à 5e sont des vues schématiques montrant 5 différentes formes possibles d'un bord d'attaque d'un déflecteur aérodynamique selon l'invention ; - les figures 6a à 6e sont des vues schématiques montrant différentes formes possibles d'un bord de fuite d'un déflecteur aérodynamique selon l'invention. 10 Comme représenté sur la figure 1 et désigné de façon générale par la référence 10, un aéronef représenté de façon schématique en face avant, dans un plan transversal, comprend un fuselage 12 délimité par une paroi 14. Dans la partie inférieure du fuselage, la paroi 14 prend une forme sensiblement semi-circulaire et, dans sa partie supérieure, adopte une forme 15 générale de dôme ou parabolique. Cette paroi 14 possède une surface extérieure qui est en contact avec les écoulements d'air externes à l'aéronef. Dans la partie inférieure du fuselage une cavité interne 16 est prévue à l'intérieur de l'aéronef et est agencée de façon à être en retrait par rapport à 20 la surface extérieure de la paroi 14. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, cette cavité renferme le train d'atterrissage avant de l'aéronef. Un jeu de trappes mobiles 18, 20 permet sur commande, selon les besoins, d'obturer la cavité vis-à-vis de l'extérieur ou de l'ouvrir sur l'extérieur, 25 par exemple pour sortir le train d'atterrissage avant, si cette cavité renferme le train d'atterrissage ou pour permettre le largage d'objets tels que des bombes si l'aéronef est un bombardier. Comme représenté sur la figure 2, lorsque les trappes ou portes 18 et 20 sont fermées elles prolongent la surface extérieure dans sa partie 30 inférieure et réalisent la partie arrondie ou galbe du fuselage.

Plusieurs capteurs mesurant des grandeurs physiques sont positionnés latéralement sur la surface extérieure de la paroi du fuselage, sensiblement à mi hauteur, vers la fin de la partie semi-arrondie du fuselage. On trouve ainsi une paire de sondes de pression totale 22, 24 et une paire de sondes d'incidence 26, 28 disposées chacune sur un des deux flancs latéraux du fuselage (figure 1). Pour assurer un fonctionnement optimal de ces capteurs, l'écoulement d'air sur la surface extérieure du fuselage, au droit de ces derniers, doit être non décollé.

Lorsque les trappes 18 et 20 sont ouvertes, comme représenté sur la figure 1, un écoulement perturbateur ou sillage est généré sur la surface extérieure de l'aéronef. Ce sillage prend naissance au niveau des portes ou trappes 18, 20 (sillage représenté sur la figure 4 par la zone délimitée par des pointillés et référencée 29 pour la porte 20) et se prolonge vers l'aval suivant la direction longitudinale du fuselage, en remontant sur les côtés du fuselage sur les deux parties latérales 14a et 14b de la surface extérieure de ce dernier et atteignent les capteurs 22, 24, 26 et 28. Pour éviter que ce sillage ne perturbe les mesures réalisées par les capteurs, un organe de contrôle de la trajectoire de ce sillage est prévu et est positionné suivant une vue en section transversale, sur la partie de la surface extérieure du fuselage située entre la trappe génératrice du sillage et le ou les capteurs concernés. Ainsi, sur la figure 1 deux organes déflecteurs aérodynamiques 30 et 32 sont localisés respectivement au niveau des deux parties 14a et 14b de la surface extérieure du fuselage, de part et d'autre des trappes 18 et 20. La forme et le positionnement des déflecteurs, que ce soit dans la vue transversale représentée à la figure 1 ou le long du fuselage (figure 4), seront décrits ultérieurement.

Chaque élément déflecteur de contrôle de la trajectoire du sillage est mobile entre deux positions extrêmes et son mouvement est asservi à celui de la trappe à laquelle il est associé.

Plus particulièrement, le mouvement du déflecteur est synchronisé avec celui de la trappe. Ainsi, il est dans une position déployée, dans laquelle il forme saillie par rapport à la surface externe de l'aéronef, de manière à interagir avec le sillage généré par la trappe lorsque celle ci est ouverte (figures 1 et 3).

En revanche, lorsque la trappe est fermée et ne génère pas d'écoulement de perturbation, le déflecteur se trouve dans une position rétractée par rapport à la surface externe afin d'offrir aussi peu de surface que possible à l'écoulement d'air en contact avec la surface externe de l'aéronef (figures 2 et 3).

On notera que chaque déflecteur est placé dans une zone de la surface extérieure située en dehors de la zone couverte par la trappe lors de son mouvement d'ouverture et de fermeture, c'est-à-dire en dehors de la cavité interne 16. Plus particulièrement, comme représenté sur la figure 3, l'élément déflecteur 32 est positionné immédiatement derrière la trappe 20, c'est-à-dire à une faible distance radiale de celle-ci suivant une vue en section transversale de l'aéronef. On notera que le déflecteur peut être asservi au déplacement de la trappe concernée par une unité d'asservissement (actionneur spécifique, par exemple, commandé par un équipement électronique de l'aéronef) ou peut être lié mécaniquement à la trappe afin que le mouvement de cette dernière provoque le mouvement du déflecteur. Cette deuxième solution est plus simple à réaliser que la première car elle ne fait pas intervenir d'éléments supplémentaires, tels qu'un actionneur 25 et son système de commande, en dehors de la trappe et du déflecteur. Cette solution est donc également plus fiable. Comme représenté sur la figure 3, le déflecteur 32 (le déflecteur 30 représenté sur la figure 1 est identique au déflecteur 32) comprend deux parties dont une première partie dite active 32a qui fait saillie par rapport à la surface 30 14b lorsque la trappe 20 est ouverte et qui est escamotée, en l'occurrence repliée le long de la paroi comme indiqué en traits pointillés sur la figure 3, lorsque la trappe est refermée.

Le déflecteur comprend une seconde partie 32b qui est reliée de façon articulée à la trappe 20 par un bras d'articulation 34. L'une 34a des deux extrémités du bras 34 est reliée à l'extrémité libre de la deuxième partie du déflecteur 32b par l'intermédiaire d'une liaison pivot autour d'un axe 36 et l'extrémité opposée 34b est reliée à une extrémité saillante interne 38 de la trappe par l'intermédiaire d'une liaison pivot autour d'un axe 40. Le déflecteur 32 est par ailleurs monté pivotant autour d'un axe fixe 42 aménagé dans la paroi 14, de façon à peu près parallèle aux autres axes 36 et 40 qui sont également montés parallèles à l'axe 44 de pivotement de la trappe. On notera que les deux parties 32a et 32b du déflecteur aérodynamique s'étendent de part et d'autre de l'axe fixe 42. Le fait que tous ces axes soient sensiblement parallèles les uns aux autres permet de simplifier considérablement le mécanisme de liaison articulée entre la trappe et le déflecteur. Comme représenté sur la figure 3 en traits pointillés, lors de la fermeture de la trappe, l'élément 38 se déplace vers la droite exerçant une poussée sur le bras 34 et donc sur l'extrémité libre de la deuxième partie 32b du déflecteur, provoquant ainsi son déplacement vers la droite pour atteindre la position représentée en pointillés (ces mouvements sont permis grâce aux liaisons pivot au niveau des axes 36 et 40). De ce fait, le pivotement de la première partie 32a du déflecteur vers la gauche a alors lieu et la première partie vient s'insérer dans un logement prévu dans la paroi pour être agencée à fleur de surface et épouser ainsi le galbe du fuselage.

On notera que dans cet exemple de réalisation la deuxième partie du déflecteur reste en permanence à l'intérieur du fuselage. Toutefois, à titre de variante, le déflecteur pourrait n'être constitué que d'une seule partie qui serait presque entièrement sortie du fuselage à chaque ouverture de la trappe, à l'exception toutefois d'une base ou d'un pied de retenue à l'intérieur du fuselage.

Il convient de noter qu'en position d'extension ou de déploiement du déflecteur la partie active 32a de celui-ci est agencée, localement, de façon sensiblement perpendiculaire à la surface extérieure 14b du fuselage. D'autres systèmes ou mécanismes de liaison peuvent être utilisés pour relier le déflecteur à la trappe et permettre ainsi son déploiement ou sa rétractation en synchronisme avec l'ouverture ou la fermeture de la trappe. Par exemple, une came peut être aménagée sur la partie interne de la trappe et coopérer avec l'extrémité du déflecteur située à l'intérieur du fuselage.

La forme de la came est choisie de façon à ce qu'au cours du déplacement de la trappe l'extrémité libre interne du déflecteur suive un profil de came permettant de provoquer le déplacement souhaité (extension ou rétractation) de la partie saillante du déflecteur. Dans un tel cas, le mouvement de déploiement ou de repli du déflecteur ne sera donc pas nécessairement un mouvement de pivotement mais peut, par exemple, revêtir la forme d'un mouvement de translation sensiblement perpendiculairement à la paroi du fuselage. De façon simple, le profil de came peut consister en une rampe mobile le long de laquelle se déplace l'extrémité libre du déflecteur.

La partie saillante 32 du déflecteur a la forme d'une plaque longitudinale comme représenté sur la figure 4. Cette plaque est située légèrement en amont par rapport à la trappe 20 mais présente un recouvrement longitudinal avec cette dernière. Un tel agencement procure une bonne efficacité au déflecteur.

On constate qu'en présence du déflecteur le sillage généré par l'ouverture de la trappe 20 est représenté par la zone hachurée 50. Le sillage passe ainsi en dessous du capteur 28 alors qu'en l'absence de déflecteur, le sillage 29 passe sur le capteur et perturbe ses mesures. Une telle plaque possède par exemple les dimensions suivantes : longueur (dimension longitudinale) de 605 millimètre et hauteur (prise dans le plan de la figure 3 suivant une direction sensiblement perpendiculaire localement à la surface extérieure du fuselage) de 110 millimètres.

Son épaisseur est par exemple de 3 millimètres, valeur assurant un bon compromis entre une résistance mécanique aux efforts suffisante et un poids limité. On notera que l'effet procuré par le déflecteur ou cloison 5 aérodynamique est conditionné par le rapport entre la longueur du déflecteur et sa hauteur. Pour que le déflecteur soit efficace, le rapport de sa longueur sur sa hauteur doit être supérieur à 1, généralement compris entre 4 et 7 (au-delà de 7, le déflecteur perd de son efficacité) et, de préférence, proche de 5,5.

10 Par ailleurs, dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, le bord d'attaque du déflecteur a une forme sensiblement parabolique suivant une vue dans un plan parallèle au plan contenant le déflecteur. Une telle forme permet de contrôler l'efficacité du déflecteur. On notera que le déflecteur peut néanmoins revêtir toutes sortes de 15 formes et, notamment, son bord d'attaque peut, par exemple, adopter les formes représentées sur les figures 5a, 5b, 5c, 5d et 5e. On voit ainsi que le bord d'attaque peut être rectiligne perpendiculaire à l'écoulement (figure 5a), suivre un arc courbe (figure 5b), être rectiligne avec une inclinaison constante (figure 5c), être à la fois rectiligne et 20 courbe (figure 5d) et être rectiligne avec une inclinaison fixe inversée par rapport à celle de la figure 5c (figure 5e). De même, en ce qui concerne les bords de fuite du déflecteur, ils peuvent revêtir différentes formes telles que des lignes droites, des arcs courbes ou une combinaison des deux comme illustrées sur les figures 6a à 6e.

25 En outre, afin de minimiser le bruit généré par la rencontre entre l'écoulement d'air et les bords d'attaque et de fuite du déflecteur, ces derniers sont arrondis sur la tranche. 30

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Aéronef (10) comportant : une paroi (14) ayant une surface extérieure en contact avec des écoulements d'air externes à l'aéronef, une cavité (16) interne à l'aéronef aménagée en retrait par rapport à la surface extérieure de la paroi, au moins une trappe mobile (18, 20) qui, en position fermée, prolonge la surface extérieure de manière à obturer la cavité vis-à-vis de l'extérieur et, en position ouverte, fait saillie par rapport à la surface extérieure de manière à ouvrir la cavité sur l'extérieur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un déflecteur aérodynamique mobile (30, 32) dont le mouvement est asservi à celui de ladite au moins une trappe, ledit au moins un déflecteur aérodynamique faisant saillie par rapport à la surface extérieure dans une zone de celle-ci située en dehors de la zone couverte par ladite au moins une trappe lorsque ladite au moins une trappe est ouverte.

2. Aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un déflecteur aérodynamique (30, 32) est assujetti mécaniquement à ladite au moins une trappe (18, 20).

3. Aéronef selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit au moins un déflecteur aérodynamique comprend une première partie (32a) dite active qui fait saillie par rapport à la surface extérieure lorsque la trappe est ouverte et qui est escamotée lorsque la trappe est fermée.

4. Aéronef selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit au moins un déflecteur aérodynamique comprend une deuxième partie (32b) qui est reliée de façon articulée à ladite au moins une trappe.

5. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit au moins un déflecteur aérodynamique est monté pivotant autour d'un axe fixe (42).

6. Aéronef selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les deux parties (32a, 32b) dudit au moins un déflecteur aérodynamique s'étendent de part et d'autre de l'axe fixe (42).

7. Aéronef selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (42) dudit au moins un déflecteur aérodynamique est sensiblement parallèle à l'axe de pivotement (44) de ladite au moins une trappe.

8. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, suivant une vue en section transversale du fuselage de l'aéronef, un déflecteur aérodynamique est localisé au niveau d'au moins une des deux parties de la surface extérieure de la paroi du fuselage qui s'étendent, de part et d'autre de la cavité interne, en remontant vers le haut.

9. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie saillante (32a) dudit au moins un déflecteur a la forme d'une plaque de forme générale longitudinale qui est disposée le long du fuselage de l'aéronef.

10. Aéronef selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que un ou plusieurs capteurs (22, 24, 26, 28) de grandeurs physiques sont positionnés sur la surface extérieure de la paroi de telle façon que ledit au moins un déflecteur aérodynamique (30, 32) est positionné entre un ou plusieurs capteurs et la trappe.