FR3051437A1 - - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un corps profilé aérodynamique (1) pour objets volants, qui possède une surface d'écoulement autour de laquelle peut s'écouler un écoulement d'air environnant, et qui, dans une zone d'aspiration (4), est conçu pour aspirer l'écoulement d'air s'écoulant autour de la surface d'écoulement, en vue d'une gestion active de l'écoulement. Le corps profilé (1) comprend une structure porteuse (6) située à l'intérieur et une couche extérieure (7), des chambres de dépression (11), qui s'étendent dans la direction de l'envergure et transversalement à la direction d'incidence de l'écoulement d'air s'écoulant autour de la surface d'écoulement, étant agencées entre la structure porteuse (6) et la couche extérieure (7).

Description

Corps profilé aérodynamique pour objets volants L’invention concerne un corps profilé aérodynamique pour objets volants, qui possède une surface d’écoulement autour de laquelle peut s’écouler un écoulement d’air environnant. L’invention concerne également un corps volant pour aéronefs comportant un tel corps profilé aérodynamique, ainsi qu’un procédé pour assurer une gestion active d’écoulement d’un écoulement d’air s’écoulant autour d’une surface d’écoulement d’un corps profilé aérodynamique.

Les surfaces d’écoulement d’objets volants, comme par exemple les surfaces portantes ou voilures d’avions de ligne ou d’autres corps d’aile, présentent en principe tout d’abord des couches limites laminaires, qui, dans le cas des avions de lignes actuels, présentent une transition précoce vers des couches limites turbulentes. Une telle couche limite turbulente présente une résistance de friction nettement plus grande qu’une couche limite laminaire. L’instabilité de la couche limite, qui conduit à la transition, est favorisée par des écarts de forme comme ceux constitués par des interstices et des gradins dans la surface d’écoulement.

En raison de la résistance de friction accrue d’une couche limite turbulente, des efforts sont déployés pour conserver le plus longtemps possible la couche limite laminaire sur des surfaces d’écoulement autour desquelles se produit un écoulement aérodynamique, parce que cela permet d’économiser du carburant et en définitive de réduire les coûts. Pour conserver une couche limite laminaire, il est connu d’aspirer ou en partie d’évacuer par aspiration l’écoulement d’air s’écoulant autour d’une surface d’écoulement, l’aspiration se faisant sur le côté extérieur de la surface d’écoulement, ce qui permet de conserver relativement longtemps, le long de la surface d’écoulement, la couche limite laminaire ou l’écoulement laminaire autour de la surface d’écoulement.

Ainsi, on connaît par exemple d’après le document US 8,783,624 B2, une gestion active de l’écoulement, d’après laquelle l’écoulement d’air s’écoulant autour du bord d’attaque de l’aile, est aspiré à l’intérieur de chambres d’air à l’intérieur de l’aile. Ceci permet de conserver une couche limite laminaire sur la totalité de la longueur du profit. Les chambres de dépression agencées à l’intérieur de l’aile ou du bord d’attaque de l’aile, s’étendent longitudinalement par rapport à l’écoulement d’air s’écoulant en périphérie, de sorte que l’écoulement d’air peut être aspiré sur toute l’étendue de la section du profil.

Il s’est toutefois avéré désavantageux qu’avec l’éloignement croissant des ouvertures d’aspiration de la pointe du corps d’aile, la capacité d’aspiration de l’écoulement d’air s’écoulant en périphérie diminuait, en augmentant ainsi, dans la zone arrière du bord d’attaque de l’aile, le risque d’une transition de la couche limite laminaire en couche limite turbulente. Par ailleurs, il s’est avéré désavantageux que la contribution de la gestion active de l’écoulement à la réduction de la traînée de l’ensemble de l’avion ne pouvait compenser l’inertie du poids additionnel résultant de l’implantation du système d’aspiration, de sorte que cette part supplémentaire dans la masse totale de l’avion fait apparaître comme étant non rentable la mise en œuvre de la gestion active de l’écoulement. D’après le document DE 10 2012 112 914 A1, on connaît par ailleurs un bord d’attaque d’aile comprenant une structure porteuse située à l’intérieur et réalisée en un matériau composite renforcé de fibres, ainsi qu’une couche extérieure en un matériau métallique, qui forme la surface d’écoulement autour de laquelle s’effectue l’écoulement. Il est prévu entre la structure porteuse située à l’intérieur et la couche extérieure, une couche en un élastomère agencée sur la structure porteuse. Cela permet de satisfaire au principe d’un mode de construction allégé pour les de bords d’attaque d’ailes.

Aussi, le but de la présente invention consiste-t-il à fournir un mode de construction amélioré d’un corps profilé aérodynamique pour objets volants, permettant une meilleure gestion de l’écoulement et permettant de conserver longtemps la couche limite laminaire, sans rendre non rentable l’ensemble du système en raison de la masse additionnelle.

Le but recherché est atteint grâce à un corps profilé aérodynamique pour objets volants, qui possède une surface d’écoulement autour de laquelle peut s’écouler un écoulement d’air environnant, et qui, dans une zone d’aspiration, est conçu pour aspirer l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement, pour une gestion active de l’écoulement, caractérisé en ce que le corps profilé comporte, dans la zone d’aspiration, - une structure porteuse située à l’intérieur, qui comprend un matériau composite renforcé de fibres, ou est constituée de celui-ci, et - une couche extérieure pour former la surface d”écoulement, qui comprend au moins un matériau métallique ou est constituée de celui-ci, le corps profilé étant tel que - dans la zone d’aspiration, entre la structure porteuse située à l’intérieur et la couche extérieure, il est prévu une pluralité de chambres de dépression, qui s’étendent dans le sens de l’envergure par rapport au corps profilé et transversalement à la direction d’incidence de l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement, - la couche extérieure présente dans la zone d’aspiration une pluralité d’ouvertures d’aspiration, qui sont chacune en liaison de communication avec l’une des chambres de dépression sous-jacentes, et - chaque chambre de dépression peut être reliée ou est reliée à un système de dépression destiné à produire une dépression dans les chambres de dépression respectives, pour aspirer par l’intermédiaire des ouvertures d’aspiration, l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement dans la zone d’aspiration, pour une gestion active de l’écoulement.

Conformément à l’invention, il est proposé un corps profilé aérodynamique pour objets volants, qui possède une surface d’écoulement autour de laquelle peut s’écouler un écoulement d’air environnant, et qui, dans une zone d’aspiration, est conçu pour aspirer l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement, pour une gestion active de l’écoulement.

La dénomination -aspiration» désigne ici l’aspiration d’une partie de l’écoulement d’air s’écoulant en périphérie, vers une zone intérieure du corps profilé, séparée d’une zone extérieure par la surface d’écoulement. En conséquence on peut également parler d’évacuation par aspiration ou d’aspiration vers l’intérieur.

Au sens de la présente invention, on peut entendre par corps profilé aérodynamique au sens le plus large, tout corps possédant relativement à l’objet volant, par construction, une surface d’écoulement autour de laquelle s’écoule l’écoulement d’air environnant. Il peut par exemple s’agir du fuselage, des ailes, de l’empennage horizontal ainsi que de l’empennage vertical. Dans un sens plus restreint on entend par un corps profilé aérodynamique notamment les éléments d’un objet volant, qui font saillie d’un élément de construction de fuselage et produisent en particulier, en raison de leur forme profilée, une force de portance en cas d’écoulement périphérique. Il s’agit ici notamment des corps d’aile, comme par exemple les surfaces portantes, les empennages horizontaux ou similaires.

Conformément à l’invention, il est à présent prévu que le corps profilé aérodynamique comporte dans la zone d’aspiration, une structure porteuse située à l’intérieur, qui comprend un matériau composite renforcé de fibres, ou est constituée de celui-ci, et que le corps profilé aérodynamique comporte dans la zone d’aspiration une couche extérieure pour former la surface d”écoulement, qui comprend au moins un matériau métallique ou est constituée de celui-ci.

Concernant la structure porteuse, il s’agit d’un élément de construction structurel, qui confère au corps profilé, en totalité ou au moins dans la région de la zone d’aspiration, la stabilité nécessaire pour résister aux sollicitations aérodynamiques pendant le vol. En effet, en raison de la vitesse de l’objet volant et de l’écoulement des masses d’air environnantes en résultant autour du corps profilé aérodynamique, une force agit sur le corps profilé et doit être reprise par la structure porteuse située à l’intérieur et à laquelle doit être opposée une stabilité correspondante pour que le corps profilé aérodynamique ne soit pas détérioré par les masses d’air s’écoulant autour de lui. Pour satisfaire aux exigences de l’aspect mode de construction allégé, la structure porteuse située à l’intérieur est fabriquée en un matériau composite renforcé de fibres et peut présenter, par exemple, une épaisseur de paroi de 3 à 10 mm.

La structure porteuse peut par exemple être fabriquée en un stratifié de matière plastique renforcée de fibres de carbone, et est notamment d’une configuration intégrale, c’est-à-dire sans joint d’assemblage. Au sens de la présente invention, un matériau composite renforcé de fibres est notamment un matériau constitué d’un matériau à base de fibres d’une part et d’un matériau de matrice d’autre part, ou bien qui comporte ces composants, une pièce composite renforcée de fibres, comme par exemple la structure porteuse située à l’intérieur, étant formée par le durcissement du matériau de matrice ayant été infusé dans le matériau à base de fibres. En-dehors des matières plastiques renforcées de fibres de carbone, on peut également envisager d’autres matériaux composites renforcés de fibres, comme par exemple une matière plastique renforcée de fibres de verre.

La couche extérieure réalisée en un matériau métallique, qui peut par exemple être une feuille d’acier, forme ici la surface d’écoulement autour de laquelle s’effectue l’écoulement, et sert en premier lieu en tant que couche de protection contre l’érosion, à protéger la structure porteuse située à l’intérieur, notamment à l’encontre de dommages par chocs.

Conformément à l’invention, il est prévu dans la zone d’aspiration, entre la structure porteuse située à l’intérieur et la couche extérieure, une pluralité de chambres de dépression, s’étendant dans le sens de l’envergure par rapport au corps profilé et transversalement à la direction d’incidence de l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement, lorsque l’objet volant se trouve en vol. Un objet volant peut ici notamment être un avion ou aéronef. L’envergure de l’avion est ici l’éloignement entre les deux bouts d’aile des surfaces portantes considérées, dans le sens de l’envergure signifiant ici que les chambres de dépression s’étendent dans la direction définie par l’envergure par rapport au corps profilé. Ainsi, la dénomination .«tendue dans le sens de l'envergure- désigne la direction d’étendue, que l’on obtient lorsqu’on se déplace du bout d’aile de la première surface portante en direction du bout d’aile opposé de la deuxième surface portante. Du fait que les chambres de dépression s’étendent dans le sens de l’envergure, ces chambres de dépression se présentent sous la forme de corps creux allongés, placés transversalement à la direction incidente de l’écoulement d’air s’écoulant en périphérie.

La couche extérieure comporte dans la zone d’aspiration une pluralité d’ouvertures d’aspiration, qui sont chacune en liaison de communication avec l’une des chambres de dépression sous-jacente, de sorte que par la production d’une dépression dans les chambres de dépression respectives, de l’air peut être aspiré de l’extérieur à travers les ouvertures d’aspiration, dans les chambres de dépression.

On réalise ainsi une gestion active d’écoulement, qui permet d’aspirer ou d’évacuer par aspiration dans la zone de la surface d’écoulement, l’écoulement d’air s’écoulant en périphérie, ce qui permet de conserver le long du corps profilé, une couche limite laminaire, et de réduire la probabilité d’une transition de cette couche limite laminaire en une couche limite turbulente.

La production de la dépression dans les chambres de dépression respectives est effectuée à l’aide d’un système de dépression permettant de produire une dépression dans les chambres de dépression respectives. Un tel système de dépression peut par exemple être un système actif de pompage, à l’aide duquel la dépression respective est produite de manière active dans la chambre de dépression. Mais le système de dépression peut également être un système passif permettant de produire une dépression dans les chambres de dépression, par exemple par ouverture de systèmes de clapets agencés sur le bord arrière du profil (par exemple de manière similaire à l’aération de bateaux par des manches à vent et des aérateurs du type Dorade). Dans le cas d’un système passif, il est ici envisageable que les chambres de dépression soient en liaison de communication avec un espace intérieur du corps profilé aérodynamique, de sorte qu’une dépression engendrée dans l’espace intérieur par le système passif de pompage, agit sur les chambres de dépression en permettant de créer ainsi une dépression dans les chambres de dépression respectives.

La présente invention permet ainsi de résoudre le conflit d’objectifs dans le cas des gestions actives d’écoulement classiques, puisque grâce à l’emploi conséquent de matériaux composites renforcés de fibres, le poids supplémentaire pour la gestion active de l’écoulement, notamment les chambres de dépression, peut être réduit de manière conséquente, de sorte qu’en conservant dans une large mesure une couche limite laminaire et la résistance réduite à l’écoulement qui en résulte, il est possible d’obtenir, malgré des masses additionnelles plus élevées pour la gestion active de l’écoulement, un bilan global positif pour la gestion active de l’écoulement.

Par ailleurs, les chambres de dépression s’étendant dans la direction de l’envergure permettant de régler, pour différentes positions le long de la section du profil, dans les chambres de dépression respectives, des dépressions différentes pour l’aspiration de l’écoulement d’air s’écoulant en périphérie, ce qui permet de prendre en considération les conditions qui régnent en ce qui concerne l’afflux incident de l’écoulement d’air environnant sur le corps profilé aérodynamique. Dans la zone d’aspiration, le corps profilé aérodynamique est ainsi subdivisé, dans une section du profil, en zones partielles discrètes, pour chacune desquelles il est possible de régler séparément une dépression pour pouvoir aspirer les masses d’air s’écoulant en périphérie. L’ensemble du système de dépression, qui fournit la dépression dans les chambres de dépression, peut ainsi être réalisé nettement plus efficient, ce qui conduit à nouveau à une réduction du poids total et ainsi à une amélioration du bilan énergétique global. D’après un mode de réalisation avantageux, sur le côté intérieur de la couche extérieure est agencé un profilé de forme ondulée, par exemple un profilé en Ω, pour former les chambres de dépression, les ondes individuelles du profilé de forme ondulée s’étendant dans la direction de l’envergure. En d’autres termes, les sommets d’onde et les creux d’onde du profilé de forme ondulée s’étendent dans la direction de l’envergure, et donc transversalement à la direction d’incidence de l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement, chaque onde, formée de deux sommets d’onde et d’un creux d’onde intermédiaire, formant une chambre de dépression s’étendant dans la direction de l’envergure. Les sommets d’onde du profilé de forme ondulée sont ici agencés sur le côté intérieur de la couche extérieure, tandis que les creux d’onde du profilé de forme ondulée son agencés sur la structure porteuse.

Ce profilé de forme ondulée permet non seulement la formation des chambres de dépression, mais également d’assurer une stabilité accrue, la structure porteuse pouvant ainsi être d’une configuration nettement plus en filigrane. Toutefois, sans la structure porteuse située à l’intérieur, le profilé de forme ondulée ne peut pas former en commun avec la couche extérieure, une structure porteuse capable de résister à la force d’écoulement incident produite par les masses d’air s’écoulant en périphérie.

Pour permettre une réparation du corps profilé aérodynamique en cas d’endommagement de la couche de protection contre l’érosion (couche extérieure) ou des chambres de dépression sous-jacentes formées par le profilé de forme ondulée, le profilé de forme ondulée est monté sur la structure porteuse, au niveau des creux d’onde, au moyen d’une ou plusieurs liaisons d’assemblage démontables. Une telle liaison démontable peut par exemple être un vissage ou une liaison par vis, à l’aide desquels le profilé de forme ondulée est vissé sur la structure porteuse, dans les creux d’onde. Un tel vissage peut par exemple s’effectuer à partir d’un espace intérieur, qui se situe à l’opposé du profilé de forme ondulée, dans la mesure où un accès est possible à cet espace intérieur du corps profilé aérodynamique. Cela est par exemple le cas lorsque le corps profilé aérodynamique est par exemple un bord d’attaque d’aile avec des systèmes hypersustentateurs, qui peuvent être déployés à des fins de réparation, en permettant ainsi un accès à l’espace intérieur et en conséquence le démontage de la liaison vissée. Il est ainsi possible de détacher de la structure porteuse, la couche extérieure, en commun avec le profilé de forme ondulée et les chambres de dépression qu’il forme, pour le remplacement par de nouveaux éléments correspondants.

En l’absence d’accès à l’espace intérieur formé par la structure porteuse du corps profilé aérodynamique, il s’avère tout particulièrement avantageux que le vissage dans les creux d’onde du profilé de forme ondulée s’effectue à partir de l’extérieur, la couche extérieure présentant pour chacune des liaisons d’assemblage démontables, notamment pour chaque vissage, un passage vers la chambre de dépression sous-jacente, en vue d’introduire un outil pour démonter ou respectivement bloquer la liaison d’assemblage respective. Ce passage pour l’introduction d’un outil dans l’une des chambres de dépression, est ici un multiple de fois plus grand que les ouvertures d’aspiration dont la dimension se situe aux alentours de moins delOOpm.

Le passage vers la chambre de dépression sous-jacente peut ici être configuré de manière qu’il soit possible d’introduire un tournevis ou une noix de vissage dans la chambre de dépression, pour ainsi amener l’outil en prise avec la liaison vissée, et ensuite démonter celle-ci.

Le passage dans la couche extérieure pour l’introduction d’un outil est ici dimensionné uniquement pour permettre l’introduction de l’outil respectivement considéré en tenant compte d’une tolérance très étroite, de manière à permettre le démontage de la liaison d’assemblage, notamment de la liaison vissée, située en-dessous. Il n’est pas nécessaire de retirer l’élément d’assemblage, par exemple la vis, de la chambre de dépression respective, le diamètre du passage peut être aussi petit que possible et aussi grand que nécessaire.

Il s’est ici avéré que la réalisation de passages correspondants dans la couche extérieure, n’entraînait pas d’effets négatifs concernant la couche limite laminaire, de sorte qu’aucun effet d’augmentation de frottement n’est induit en cours de vol. Grâce à cela, l’objet volant conserve une couche limite laminaire en cours de vol, tandis que simultanément l’aptitude à la réparation du corps profilé aérodynamique reste conservée avec la plus grande flexibilité possible.

Si pour des raisons de fabrication, le passage doit être de taille plus importante, on peut naturellement aussi envisager de fermer les passages par un élément de recouvrement pouvant être d’une configuration similaire à la surface aérodynamique perforée. Un tel élément de recouvrement peut par exemple être agencé et maintenu de manière amovible dans le passage, au moyen d’une liaison par encliquetage.

Conformément à un mode de réalisation avantageux, le profilé de forme ondulée est réalisé en un matériau composite renforcé de fibres, c’est-à-dire que le profilé de forme ondulée présente un matériau composite renforcé de fibres ou est constitué effectivement de celui-ci. Le profilé de forme ondulée peut par exemple être un stratifié de matière plastique renforcée de fibres de verre, qui est adapté à la forme du profil du corps profilé aérodynamique. Selon un autre mode de réalisation avantageux, le système de dépression est intégré au corps profilé aérodynamique, le système de dépression pouvant comporter un dispositif de commande, conçu pour régler séparément pour chaque chambre de dépression une dépression respective pour aspirer l’écoulement d’air, de sorte qu’au moins deux chambres de dépression différentes peuvent présenter respectivement des dépressions différentes. Il est ainsi possible de régler séparément sur l’ensemble de la périphérie de la section du profil, des dépressions différentes dans les chambres de dépression respectives, ce qui permet de prendre en considération la condition d’incidence respective dans la zone de la chambre de dépression respectivement considérée. D’après un autre mode de réalisation avantageux, le système de dépression est intégré au corps profilé aérodynamique, le système de dépression comprenant un dispositif de pompage actif ou passif avec dispositif de commande, conçu pour régler, séparément pour chaque chambre de dépression, une dépression respective destinée à aspirer l’écoulement d’air.

Dans le cas d’un système de dépression actif, des conduites de dépression correspondantes peuvent aller de chaque chambre de dépression au dispositif de pompage du système de dépression. Mais il est également envisageable de créer une dépression dans l’espace intérieur du corps profilé grâce à un système de dépression actif ou passif, des ouvertures (dits orifices doseurs) étant prévues dans les creux d’onde du profilé de forme ondulée, qui communiquent avec l’espace intérieur du corps profilé par l’intermédiaire d’ouvertures dans la structure porteuse. Une dépression produite dans l’espace intérieur du corps profilé engendre ainsi également une dépression dans les chambres de dépression respectives. Par une distribution appropriée des ouvertures (par exemple un nombre prédéterminé), il est alors possible de régler pour chaque chambre de dépression, une dépression souhaitée correspondante. Les ouvertures (orifices calibrés) font dans ce cas partie du dispositif de commande, et il est également possible d’envisager que les ouvertures comportent des valves pouvant être commandées, pour ainsi pouvoir régler la dépression souhaitée dans les chambres de dépression. D’après un autre mode de réalisation avantageux, le corps profilé aérodynamique est un bord d’attaque d’aile, qui présente une zone de liaison d’assemblage dans laquelle on monte ou on a monté le bord d’attaque par la structure porteuse, sur un caisson d’aile, notamment de manière démontable. Dans la zone de la liaison d’assemblage, où le bord d’attaque de l’aile est monté par la structure porteuse sur le caisson d’aile ou une autre structure de l’aile, le corps profilé aérodynamique ne présente pas de chambres de dépression entre la couche extérieure et la structure porteuse, de sorte que dans la zone d’assemblage, la couche extérieure est agencée directement sur la structure porteuse, en permettant ainsi une liaison fixe, mais démontable, du bord d’attaque avec le caisson d’aile. Cela présente l’avantage supplémentaire que les chambres de dépression, par exemple formées à l’aide du profilé de forme ondulée, peuvent s’étendre jusqu’à proximité immédiate de la zone d’assemblage, ce qui permet une aspiration ou évacuation par aspiration des masses d’air s’écoulant en périphérie, sur la totalité de la section du profil du bord d’attaque, en vue de la gestion active de l’écoulement.

Comme on l’a déjà mentionné, il s’avère particulièrement avantageux que les ouvertures d’aspiration présentent un diamètre de moins de 100 pm, de préférence un diamètre d’environ 50 pm (à l’intérieur des tolérances de fabrication).

Conformément à l’invention, il est proposé un corps d’aile pour aéronefs, comprenant un corps profilé aérodynamique tel que décrit précédemment. Un tel corps d’aile peut par exemple être une surface portante comportant un caisson d’aile et un bord d’attaque d’aile. Avantageusement, le bord d’attaque constitue alors le corps profilé aérodynamique au sens de la présente invention. Mais le corps d’aile peut également être un empennage horizontal, qui possède un caisson d’empennage sur lequel est agencé un bord d’attaque. Le bord d’attaque constitue ici également le corps profilé aérodynamique au sens de la présente invention.

Conformément à l’invention, il est préposé un procédé pour la gestion d’écoulement active d’un écoulement d’air s’écoulant autour d’une surface d’écoulement d’un corps profilé aérodynamique, d’après lequel on fournit tout d’abord un corps profilé aérodynamique tel que décrit précédemment. Ensuite, on règle les dépressions dans les chambres de dépression respectives au moyen du système de dépression et d’un dispositif de commande qu’il renferme, de manière que la dépression varie entre au moins deux chambres de dépression distinctes, c’est-à-dire que la dépression dans au moins deux chambres de dépression distinctes soit différente à un instant donné. Avantageusement, les dépressions dans les chambres de dépression sont réglées au moyen du dispositif de commande du dispositif de pompage actif ou passif.

Avantageusement, la dépression dans les chambres de dépression est réglée en fonction d’un angle d’incidence d’écoulement au niveau des ouvertures d’aspiration concernant les chambres de dépression respectives, par rapport à l’écoulement d’air. L’invention va être explicitée, à titre d’exemple, au regard des figures annexées. Celles-ci montrent :

Figure 1 représentation schématique d’une section transversale d’un corps profilé aérodynamique ;

Figure 2 représentation schématique de la liaison d’assemblage démontable.

La figure 1 montre en coupe transversale le corps profilé aérodynamique 1 qui, dans l’exemple de réalisation de la figure 1, comprend un bord d’attaque 2, agencé sur un caisson d’aile 3. En se basant sur la représentation choisie sur la figure 1, sous la forme d’une coupe transversale, l’étendue dans la direction de l’envergure s’étend dans une direction sortant du plan de la figure. La direction d’écoulement Rs s’effectue ici, d’après le mode d’observation de la figure 1, de la gauche vers la droite, c’est-à-dire que le bord d’attaque 2 de l’aile reçoit en premier l’écoulement périphérique par les masses d’air L.

Dans l’exemple de réalisation de la figure 1, le corps profilé aérodynamique désigne l’ensemble de l’aile. Mais le corps profilé aérodynamique peut également ne désigner que des parties d’une aile ou des éléments de construction, comme par exemple le bord d’attaque de l’aile.

Le corps profilé aérodynamique 1 présente une zone d’aspiration 4, à l’intérieur de laquelle l’écoulement d’air L s’écoulant en périphérie, peut être aspiré. La zone d’aspiration 4 s’étend ici sensiblement le long du bord d’attaque 2 jusqu’à la zone d’assemblage 5 par laquelle le bord d’attaque 2 est relié, notamment de manière démontable, au caisson d’aile 3. A l’intérieur de la zone d’aspiration 4 et ainsi par rapport au bord d’attaque 2, le corps profilé 1 présente une structure porteuse 6 située à l’intérieur, qui est fabriquée en un matériau composite renforcé de fibres, par exemple en un stratifié de matière plastique renforcée de fibres de carbone, selon un mode de construction monolithique et intégral. La structure porteuse 6 forme ici la structure supportant la charge du bord d’attaque 2 et confère à celui-ci la stabilité nécessaire.

Par ailleurs, le corps profilé 1 présente à la périphérie du bord d’attaque 2, c’est-à-dire dans la zone d’aspiration 4, une couche extérieure 7 qui, en tant que couche de protection contre l’érosion, doit protéger la structure porteuse 6 sous-jacente à l’encontre de dommages. La couche extérieure 7 peut ici être fabriquée en un matériau métallique, par exemple une feuille de métal.

Entre la structure porteuse 6 et la couche extérieure 7 est prévu un profilé de forme ondulée 8, dont les sommets d’onde 9 sont reliés à un côté intérieur de la couche extérieure 7, et dont les creux d’onde 10 sont reliés à la structure porteuse 6. L’agencement de la couche extérieure 7 sur le profilé de forme ondulée 8 conduit à la formation, entre deux sommets d’onde 9, de chambres de dépression 11 prévues pour aspirer l’écoulement d’air L s’écoulant en périphérie. Dans la couche extérieure 7 sont réalisées respectivement dans la zone des chambres de dépression 11, des ouvertures d’aspiration 12, par exemple sous la forme d’une perforation, de sorte que de l’air peut s’écouler vers l’intérieur des chambres de dépression 11 à travers les ouvertures d’aspiration 12. Il est ainsi possible d’aspirer les masses d’air voisines de la couche extérieure 7 lors de l’afflux de l’écoulement sur le corps profilé 1, ce qui permet de conserver une couche limite dans une large mesure laminaire.

Les chambres de dépression 11 s’étendent ici conformément au profilé de forme ondulée 8, dans la direction de l’envergure, de sorte que les chambres de dépression 11 forment des corps creux allongés, qui, selon le mode d’observation de la figure 1, sortent du plan d’observation (plan de la figure).

Les chambres de dépression 11 sont reliées à un dispositif de pompage 13 d’un système de dépression, qui est prévu pour produire une dépression dans les chambres de dépression 11. Dans l’exemple de réalisation de la figure 1, le dispositif de pompage actif 13 se trouve dans le caisson d’aile 3, des éléments de raccordement 16 appropriés reliant la chambre de dépression 11 respective au dispositif de pompage 13. Mais il est également envisageable de prévoir le dispositif de pompage 13 à l’intérieur de l’avion, et que les éléments de raccordement ne soient alors reliés de manière correspondante au système de pompage, que lors du montage du corps profilé 1 sur l’avion. Par ailleurs, il est également envisageable que le système de dépression soit un système passif, à l’aide duquel on produit une dépression dans l’espace intérieur du corps profilé, sans système de pompage actif.

Le système de dépression est ici configuré de manière qu’il soit en mesure de régler séparément pour chaque chambre de dépression 11, une dépression correspondante, en permettant ainsi de régler dans chacune des deux chambres de dépression 11, une dépression qui est différente de la dépression de l’autre chambre de dépression, respectivement.

Il est ainsi possible de régler, en fonction de la position de la chambre de dépression dans la section du profil, des dépressions différentes dans les chambres de dépression 11, pour pouvoir réagir aux conditions d’écoulement respectives dans la zone de la chambre de dépression respectivement considérée. On peut ainsi, par exemple, régler dans les chambres de dépression 11a qui sont agencées à la pointe du bord d’attaque 2 de l’aile, une dépression plus faible que dans les chambres de dépression 11b qui, dans la section d’écoulement, sont prévues à plus grande distance de la pointe du bord d’attaque 2.

Un dispositif de pompage actif 13 peut ainsi être d’une configuration à puissance moindre, puisqu’à présent il est possible de régler de manière très différenciée, des dépressions différentes dans des zones différentes du bord d’attaque 2, tout en permettant malgré tout une aspiration suffisante de l’écoulement d’air L s’écoulant en périphérie, en vue de la conservation de la couche limite laminaire.

Dans la zone d’assemblage 5, il n’est par ailleurs pas prévu de profilé de forme ondulée, de sorte que la couche extérieure 7 est ici agencée directement sur la structure porteuse 6. Grâce à une liaison vissée appropriée située à l’intérieur, la structure porteuse 6 est alors fixée au caisson d’aile 3. Ce mode de construction permet au profilé de forme ondulée d’être amené jusqu’à l’endroit de la fixation effective du bord d’attaque 2 au caisson d’aile 3, en permettant ainsi une aspiration des couches d’air le long de la totalité de la couche extérieure 7 du bord d’attaque 2.

La figure 2 montre schématiquement un détail du corps profilé 1 tel que représenté sur la figure 1. Pour simplifier la réparation d’un tel corps profilé, il est avantageusement prévu que le profilé de forme ondulé 8 soit relié de manière démontable à la structure porteuse 6, notamment en y étant fixé par vissage. A cet effet, on introduit dans les creux d’onde 10 du profilé de forme ondulée 8, dans les chambres de dépression 11, un élément de liaison par vis 14, à l’aide duquel le profilé de forme ondulée 8 est vissé de manière démontable à la structure porteuse 6.

Comme l’élément de liaison par vis 14 est prévu dans les creux d’onde 10, la liaison par vis se trouve donc à l’intérieur d’une chambre de dépression 11. Pour pouvoir détacher le profilé de forme ondulée 8 de la structure porteuse, il est prévu dans la couche extérieure 7, dans la zone de la liaison par vis 14, un passage 15 par l’intermédiaire duquel un outil (non représenté) peut être introduit dans la chambre de dépression 11 et être amené en prise avec la liaison par vis 14. Cela permet donc de démonter la liaison par vis 14 à partir de l’extérieur, le profilé de forme ondulée 8 pouvant ainsi être détaché en commun avec la couche extérieure 7, de la structure porteuse 6, et être remplacé.

Nomenclature des repères 1 corps profilé aérodynamique 2 bord d’attaque de l’aile 3 caisson d’aile 4 zone d’aspiration 5 zone d’assemblage 6 structure porteuse 7 couche extérieure 8 profilé de forme ondulée 9 sommets d’onde 10 creux d’onde 11 chambres de dépression 12 ouvertures d’aspiration 13 dispositif de pompage avec dispositif de commande 14 élément de liaison par vis 15 passage 16 éléments de liaison de raccordement

Claims (11)

1. Revendications

   1. Corps profilé aérodynamique (1) pour objets volants, qui possède une surface d’écoulement autour de laquelle peut s’écouler un écoulement d’air environnant, et qui, dans une zone d’aspiration (4), est conçu pour aspirer l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement, pour une gestion active de l’écoulement, caractérisé en ce que le corps profilé comporte, dans la zone d’aspiration (4), - une structure porteuse (6) située à l’intérieur, qui comprend un matériau composite renforcé de fibres, ou est constituée de celui-ci, et - une couche extérieure (7) pour former la surface d”écoulement, qui comprend au moins un matériau métallique ou est constituée de celui-ci, le corps profilé étant tel que - dans la zone d’aspiration (4), entre la structure porteuse (6) située à l’intérieur et la couche extérieure (7), il est prévu une pluralité de chambres de dépression (11), qui s’étendent dans le sens de l’envergure par rapport au corps profilé et transversalement à la direction d’incidence de l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement, - la couche extérieure (7) présente dans la zone d’aspiration (4) une pluralité d’ouvertures d’aspiration (12), qui sont chacune en liaison de communication avec l’une des chambres de dépression (11) sous-jacentes, et - chaque chambre de dépression (11) peut être reliée ou est reliée à un système de dépression destiné à produire une dépression dans les chambres de dépression (11 ) respectives, pour aspirer par l’intermédiaire des ouvertures d’aspiration (12), l’écoulement d’air s’écoulant autour de la surface d’écoulement dans la zone d’aspiration (4), pour une gestion active de l’écoulement.
2. 2. Corps profilé aérodynamique (1 ) selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur le côté intérieur de la couche extérieure (7) est agencé un profilé (8) de forme ondulée pour former les chambres de dépression (11), dont les ondes s’étendent dans la direction de l’envergure, les sommets d’onde (9) du profilé (8) de forme ondulée étant agencés sur le côté intérieur de la couche extérieure (7), et les creux d’onde (10) du profilé (8) de forme ondulée sur 1a structure porteuse (6).
3. 3. Corps profilé aérodynamique (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profilé (8) de forme ondulée présente dans les creux d’onde (10), une ou plusieurs liaisons d’assemblage, notamment des vissages (14) démontables, avec la structure porteuse (6).
4. 4. Corps profilé aérodynamique (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans la zone des liaisons d’assemblage démontables, notamment des vissages (14) démontables, la couche extérieure (7) présente à chaque fois un passage (15) vers la chambre de dépression (11) sous-jacente, pour l’introduction d’un outil pour démonter ou bloquer la liaison d’assemblage respective.
5. 5. Corps profilé aérodynamique (1) selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le profilé (8) de forme ondulée comprend un matériau composite renforcé de fibres ou est constitué de celui-ci.
6. 6. Corps profilé aérodynamique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de dépression comprend un dispositif de pompage actif ou passif avec dispositif de commande, configuré pour régler séparément pour chaque chambre de dépression (11), une dépression respective pour aspirer l’écoulement d’air.
7. 7. Corps profilé aérodynamique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps profilé aérodynamique (1) est un bord d’attaque d’aile (2), et ne présente pas de chambres de dépression (11) entre la couche extérieure (7) et la structure porteuse (6) dans une zone d’assemblage (5) dans laquelle le bord d’attaque (2) est monté par la structure porteuse (6), sur un caisson d’aile (3), notamment de manière démontable.
8. 8. Corps profilé aérodynamique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ouvertures d’aspiration (12) présentent un diamètre de moins de 100 pm, de préférence un diamètre de 50 pm.
9. 9. Corps d’aile ou voilure pour aéronefs comprenant un corps profilé aérodynamique (1) selon l’une des revendications précédentes.
10. 10. Procédé pour la gestion d’écoulement active d’un écoulement d’air s’écoulant autour d’une surface d’écoulement d’un corps profilé aérodynamique (1), caractérisé par les étapes suivantes : - fournir un corps profilé aérodynamique (1) selon l’une des revendications 1 à 8, et - régler une dépression dans les chambres de dépression (11) au moyen du dispositif de commande du dispositif de pompage (13) actif ou passif, de manière que la dépression varie entre au moins deux chambres de dépression (11) distinctes.
11. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la dépression dans les chambres de dépression (11) est réglée en fonction d’un angle d’incidence d’écoulement au niveau des ouvertures d’aspiration (12) concernant les chambres de dépression (11) respectives, par rapport à l’écoulement d’air.