FR2957052A1

FR2957052A1 - Dispositif aerodynamique de reduction de vibrations de trappes d'un train d'atterrissage avant d'un avion.

Info

Publication number: FR2957052A1
Application number: FR1051520A
Authority: FR
Inventors: Lionel Espagnan; Cyril Bonnaud; Steve Bedoin
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-09
Anticipated expiration: 2030-03-03
Also published as: FR2957052B1

Abstract

- Dispositif aérodynamique de réduction de vibrations de trappes d'un train d'atterrissage avant d'un avion. - Le dispositif (1) de réduction de vibrations comporte des éléments aérodynamiques (5) qui sont agencés en amont des trappes avant (3), côte à côte de façon à couvrir toute la largeur des trappes (3, 4), et qui sont formés de manière à engendrer des structures tourbillonnaires d'intensité et de fréquence contrôlées.

Description

La présente invention concerne un dispositif aérodynamique de réduction des vibrations des trappes arrière d'un train d'atterrissage avant d'un avion, notamment d'un avion de transport. La présente invention s'applique à un train d'atterrissage avant qui est pourvu de trappes avant et de trappes arrière. En particulier, lors d'une phase initiale d'essais en vol d'un nouvel avion, il arrive parfois que l'on rencontre des problèmes de vibrations au niveau des trappes du train d'atterrissage avant. En effet, de part leurs positionnements au niveau de la pointe avant de l'avion, leurs géométries et leurs cinématiques, il est possible de réunir des conditions telles que des perturbations aérodynamiques instationnaires créées en amont des trappes arrière, notamment par l'écoulement généré lors de l'ouverture des trappes avant, viennent interagir avec les trappes arrière. Ces interactions instationnaires peuvent être à l'origine de vibrations des trappes arrière et ainsi être responsables d'une usure prématurée de la structure, et même dans certains cas extrêmes conduire au flambement ou à la rupture de certains composants structuraux. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un dispositif aérodynamique permettant de réduire, voire de supprimer, les vibrations engendrées au niveau des trappes arrière d'un train d'atterrissage avant d'un avion, en particulier d'un avion de transport. A cet effet, selon l'invention, ledit dispositif aérodynamique de réduction des vibrations des trappes arrière d'un train d'atterrissage avant d'un avion, ledit train d'atterrissage avant étant pourvu de trappes avant et de trappes arrière, est remarquable en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments aérodynamiques qui sont agencés en amont desdites trappes

avant, côte à côte de façon à couvrir toute la largeur des trappes, et qui sont formés de manière à engendrer des structures tourbillonnaires d'intensité et de fréquence contrôlées. Ainsi, grâce à l'invention, on prévoit une pluralité d'éléments aérodynamiques qui sont conçus et agencés de manière à provoquer la formation, en trois dimensions, en amont des trappes, de petites structures aérodynamiques tourbillonnaires (ou vortex) d'intensité et de fréquences différentes et contrôlées, en lieu et place de structures tourbillonnaires non contrôlées (dont la fréquence et l'intensité mettent en vibrations les trappes arrière du train d'atterrissage avant de l'avion), avec pour objectif de ne pas faire vibrer lesdites trappes arrière. Ces éléments aérodynamiques présentent, de plus, l'avantage de pouvoir être réalisés facilement et à coût réduit, et être installés aisément sur l'avion, comme précisé ci-dessous.

Dans un mode de réalisation préféré, chaque élément aérodynamique correspond à une ailette, par exemple métallique, qui est positionnée de manière à présenter un angle compris entre 5° et 25° par rapport à l'écoulement local, et dont la différence de pression entre l'extrados et l'intrados engendre lesdites structures tourbillonnaires (d'intensité et de fréquence contrôlées). De préférence, les ailettes présentent une hauteur qui est sensiblement égale à la hauteur, généralement de l'ordre du centimètre, d'une couche limite existant sur le fuselage de l'avion au niveau du train d'atterrissage avant.

En outre, dans un mode de réalisation particulier, chaque ailette comporte deux plaques planes solidaires l'une de l'autre, dont l'une correspond à une plaque de base qui est destinée à être fixée sur le fuselage de l'avion, et dont l'autre correspond à une plaque génératrice de structures tourbillonnaires.

L'avantage de ce mode de réalisation particulier réside, notamment, dans sa facilité et sa simplicité d'industrialisation et d'implémentation sur un avion.

De plus, lesdites ailettes présentent des dimensions réduites de sorte que leur installation sur l'avion n'engendre pas d'effet négatif (traînée,...) notable. Le dispositif aérodynamique conforme à la présente invention permet donc de générer (en amont des trappes) des structures aérodynamiques tourbillonnaires (ou vortex) dont les échelles de turbulences et les intensités sont contrôlées. De ce fait, le phénomène instationnaire ne disparaît pas mais, de par son contrôle et l'atténuation de ses échelles d'intensité, la source de perturbation devient différente et par voie de conséquence la réponse vibratoire des trappes, également. La présente invention concerne également un avion, en particulier un avion de transport, qui comporte un dispositif aérodynamique tel que celui précité, qui est agencé sur le fuselage dudit avion et qui est destiné à réduire les vibrations des trappes arrière du train d'atterrissage avant de cet avion. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre schématiquement, en vue de dessous, une pointe avant d'un avion, qui est munie d'un dispositif aérodynamique de réduction de vibrations, conforme à l'invention. La figure 2 illustre schématiquement le dispositif conforme à l'invention de la figure 1 selon une vue latérale partielle. Les figures 3 et 4 montrent schématiquement des caractéristiques d'une ailette faisant partie d'un dispositif conforme à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la pointe avant 10 d'un avion AC, en l'occurrence d'un avion de transport, qui comporte un train d'atterrissage avant 2. Ce train d'atterrissage avant 2 comprend, de façon usuelle, deux trappes avant 3 qui sont en position ouverte sur la figure 1 et deux trappes arrière 4 qui sont en position fermée sur cette figure 1.

L'ouverture des trappes avant 3 crée une cavité, dans laquelle s'engouffre de l'air qui engendre des perturbations aérodynamiques instationnaires. Ces perturbations aérodynamiques instationnaires peuvent, dans certaines conditions, faire vibrer les trappes arrière 4.

Pour remédier à cet inconvénient, la présente invention prévoit un dispositif aérodynamique 1 destiné à réduire, voire à complètement annihiler, les vibrations desdites trappes arrière 4 du train d'atterrissage avant 2 de l'avion AC. Pour ce faire, ce dispositif aérodynamique 1 comporte, selon l'invention, une pluralité d'éléments aérodynamiques individuels 5 qui sont agencés, sur le fuselage 6 de l'avion AC, sous la pointe avant 10, en amont (c'est-à-dire à l'avant) des trappes avant 3. Ces éléments aérodynamiques 5 sont agencés côte à côte de manière à couvrir toute la largeur desdites trappes 3 et 4, comme représenté sur la figure 1.

Ces éléments aérodynamiques 5 sont conçus et agencés de manière à provoquer la formation, en trois dimensions, en amont des trappes 3 et 4, de petites structures tourbillonnaires aérodynamiques 8 (ou vortex) d'intensité et de fréquences contrôlées, en lieu et place de structures tourbillonnaires non contrôlées (dont la fréquence et l'intensité mettent en vibrations les trappes arrière 4 du train d'atterrissage avant 2 de l'avion AC), avec pour objectif de ne pas faire vibrer lesdites trappes arrière 4. Le dispositif aérodynamique 1 conforme à la présente invention permet donc de générer des vortex 8 (en amont des trappes 3 et 4) dont les échelles de turbulences et les intensités sont contrôlées. De ce fait, le phénomène instationnaire ne disparaît pas mais, de par son contrôle et l'atténuation de ses échelles d'intensité, la source de perturbation devient différente et par voie de conséquence la réponse vibratoire des trappes 4, également.

Par conséquent, pour éviter que les trappes 4 se mettent à vibrer, il suffit que le dispositif aérodynamique 1 engendre, en amont des trappes

3 et 4, des structures tourbillonnaires 8 d'intensité et de fréquences appropriées. Dans un mode de réalisation préféré, chaque élément aérodynamique 5 représente une ailette 7, de préférence de type métallique, qui est fixée de façon usuelle sur le fuselage 6 de l'avion AC, comme représenté schématiquement sur les figures 1 et 2. De plus, chaque ailette 7 est positionnée de manière à présenter un angle optimal par rapport à l'écoulement local E au niveau du fuselage 6. De préférence, cet angle optimal d'incidence est compris entre 5° et 25°. Les ailettes 7 engendrent ainsi un sillage tourbillonnaire en aval de leur bord de fuite 9, comme représenté sur la figure 3. Ce sillage tourbillonnaire est la conséquence de l'enroulement qui se crée à l'extrémité, du fait de la différence de pression existant entre l'intrados 11 et l'extrados 12, comme illustré par des flèches F. Chaque ailette 7 présente une hauteur H (selon la direction s'écartant du fuselage 6), généralement de l'ordre du centimètre, qui est sensiblement égale à la hauteur d'une couche limite locale, existant sur le fuselage 6 de l'avion AC au niveau du train d'atterrissage avant 2.

L'intensité des structures tourbillonnaires 8 augmente, lorsque la hauteur H croît. De préférence, cette hauteur H est choisie, de manière empirique, pour être la plus faible possible, tout en étant suffisamment importante pour engendrer des structures tourbillonnaires 8 permettant de réduire de façon suffisante les vibrations des trappes arrière 4 du train d'atterrissage 2. L'intensité d'une structure tourbillonnaire (ou tourbillon) 8 peut être contrôlée, non seulement par la hauteur H de l'ailette 7 correspondante, mais également par l'incidence de l'ailette 7 par rapport à l'écoulement local E.

En outre, l'écartement entre deux ailettes 7 adjacentes permet de contrôler l'espacement entre deux structures tourbillonnaires voisines 8.

Les caractéristiques (hauteur, incidence,...) des ailettes 7 sont donc choisies, de façon empirique, de manière à engendrer les structures tourbillonnaires 8 précitées d'intensité et de fréquence contrôlées. En outre, dans un mode de réalisation particulier, chaque ailette 7 de longueur L, par exemple quelques centimètres, comporte deux plaques planes 13 et 14 solidaires l'une de l'autre, dont l'une 13 correspond à une plaque de base qui est destinée à être fixée sur le fuselage 6 de l'avion AC, et dont l'autre 14 correspond à une plaque génératrice de structures tourbillonnaires 8, comme représenté sur la figure 4. De plus, le bord d'attaque 15 de la plaque 14 d'une ailette 7 est formée en biseau avec un angle a qui est compris, de préférence, entre 20° et 40°. Les éléments aérodynamiques 5 ainsi réalisés sous forme d'ailettes 7 présentent l'avantage de pouvoir être fabriqués facilement et à coût réduit, et être montés aisément sur tout type d'avion AC. De plus, en raison de leur hauteur H réduite, leur installation sur l'avion AC n'engendre pas d'effet négatif (traînée,...) notable. Ainsi, lorsque les trappes avant 3 du train d'atterrissage 2 s'ouvrent, plutôt que de laisser des perturbations aérodynamiques instationnaires (naturelles et incontrôlées) impacter les trappes arrières 4, le dispositif aérodynamique 1 conforme à l'invention va permettre de créer des structures tourbillonnaires 8 dont l'intensité et l'espacement sont maitrisés. Des paramètres de réalisation (hauteur, incidence, nombre, espacement), judicieusement choisis, des éléments aérodynamiques 5, vont donc permettre de minimiser l'impact du sillage pour éviter la mise en vibration des trappes arrières 4.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif aérodynamique de réduction des vibrations des trappes arrière (4) d'un train d'atterrissage avant (2) d'un avion (AC), ledit train d'atterrissage avant (2) étant pourvu de trappes avant (3) et de trappes arrière (4), caractérisé en ce en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments aérodynamiques individuels (5) qui sont agencés en amont desdites trappes avant (3), côte à côte de façon à couvrir toute la largeur des trappes (3, 4), et qui sont formés de manière à engendrer des structures tourbillonnaires (8) d'intensité et de fréquence contrôlées.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément aérodynamique (5) correspond à une ailette (7), qui est positionnée de manière à présenter un angle compris entre 5° et 25° par rapport à l'écoulement local (E), et dont la différence de pression entre l'extrados (12) et l'intrados (11) engendre lesdites structures tourbillonnaires (8).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite ailette (7) présente une hauteur (H) sensiblement égale à la hauteur d'une couche limite existant sur le fuselage (6) de l'avion (AC) au niveau du train d'atterrissage avant (2).
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite ailette (7) comporte deux plaques planes (13, 14) solidaires l'une de l'autre, dont l'une (13) correspond à une plaque de base qui est destinée à être fixée sur le fuselage de l'avion (AC), et dont l'autre (14) correspond à une plaque génératrice de structures tourbillonnaires (8).30
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite ailette (7) est métallique.
6. Avion muni d'un train d'atterrissage avant (2) pourvu de trappes avant (3) et de trappes arrière (4), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif aérodynamique (1) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui est agencé sur le fuselage (6) dudit avion (AC), en amont desdites trappes avant (3).10