Brevet FR2027858A1 — publié le 19701002

-1- 2027858 La présente invention concerne les aéronefs et plus particulièrement les aéronefs de type convertible. Par aéronef convertible, il faut entendre un aéronef qui peut évoluer soit en configuration propre au décollage et à l'atter-5 rissage vertical, soit en configuration classique de croisière à vitesse élevée avec les ailes fixes. L'aéronef convertible suivant l'invention comprend un fuselage, une queue et une aile à profil aérodynamique, ayant un "bord d'attaque et un bord de fuite, agencée de manière à suppor-10 ter au moins deux organes de propulsion : l'aile peut pivoter autour d'un axe transversal situé approximativement à 25 % de la corde de l'aile, cet axe étant disposé au-dessous de l'axe horizontal du fuselage. L'aéronef de l'invention comprend en outre des organes destinés à faire pivoter l'aile autour de cet 15 axe entre une position sensiblement horizontale et une position sensiblement verticale. Au moins le bord d'attaque de l'aile peut avoir la forme d'une aile de mouette ou d'un "M", c'est-à-dire que lorsque l'aile est en position horizontale, son bord d'attaque au moins est 20 orienté d'abord vers l'extérieur et vers l'avant à partir du fuselage, puis vers l'extérieur et vers 1'arrière pour se terminer au bout de l'aile. Le bord de fuite de l'aile peut présenter sensiblement la même forme que le bord d'attaque ou en variante il peut être en forme d'aile de mouette ou de "M" différent, ou 25 il peut être sensiblement droit de la base au bout de l'aile. On détermine l'angle de flèche effectif de l'aile au moment de son élaboration en vue d'obtenir les avantages de fonctionnement qu'on va décrire et aussi en fonction de critères tels que la vitesse et l'angle de cône de la pale du rotor. 50 Une pale de rotor convertible en hélice de propulsion peut être entraînée par une force motrice séparée pour assurer un bon rendement dans les deux modes de fonctionnement de l'appareil. Une telle pale est décrite dans le brevet français n° 1.536.752. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-35 tion détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. La fig. 1 est une vue partielle en plan d'un aéronef convertible suivant l'invention. 4-0 La fig. 2 est une vue en élévation de côté de l'aéronef de la 70 002,04 -2- 2027858 fig. 1 avec l'aile en position horizontale. La fig. 3 est une vue analogue à celle de la fig. 2, mais avec l'aile en position verticale. La fig. 4 est une vue en élévation de face de l'aéronef con-5 vertible avec l'aile en position verticale. La fig. 5 est une vue partielle en coupe suivant la ligne A-A de la fig. 4. La fig. 6 est une vue en plan suivant la ligne B-B de la fig. 4, illustrantûn procédé de montage d'une aile suivant l'inven-10 tion. Les figs 7 et 8 sont des vues suivant la ligne C-C de la fig. 6, illustrant un procédé d'orientation de l'aile représentée respectivement en position horizontale et verticale. Comme représenté sur la fig. 1, l'aéronef convertible suivant 15 l'invention comprend un fuselage 11 et une aile 12 à profil aérodynamique. Dans ce modode réalisation, l'aile a la forme d'une aile de mouette ou d'un "M". Elle s'étend dans un plan de part et d'autre du fuselage d'abord vers l'extérieur et vers l'avant, puis vers l'extérieur et vers l'arrière poux se terminer par un 20 bout d'aile 13. Un moteur 14 (fig. 2) est monté sous chaque portion de l'aile pour entraîner un rotor convertible 15. L'aile 12 peut pivoter autour d'un axe transversal 16 qui est adjacent à, ou se trouve dans, la portion avant de l'élément structural de l'aile ou longeron, délimité longitudinalement par les lignes 25 17 cLe la fig. 1. Il est à noter que l'axe latéral 16 correspond approximativement au quart de la corde de l'aile 12, au moins à la base de chaque côté de l'aile. Sur la fig. 2, l'aile 12 est représentée en position horizontale. Le fuselage 11 comprend une structure inférieure ou plan-30 cher 18 et l'aile 12 est agencée de manière à pivoter autour de l'axe transversal 16 qui peut être disposé au-dessus ou au-dessous du plancher 18. Dans le mode de réalisation représenté, le centre de gravité 19 de l'aéronef correspond au centre de pression de l'aile 12 en position horizontale. Sur la fig. 3, l'aile 35 12 est représentée en position verticale, après qu'elle ait pivoté autour de l'axe transversal 16. Dans ce mode de fonctionnement de l'appareil, le centre de poussée 20 des rotors 15 est situé dans le même plan que le centre de gravité 19 de l'aéronef. La fig. 4 est une vue de face de l'aéronef convertible repo-40 sant sur le sol 21 et montre le fuselage 11, l'aile 12 en posi 70 00204 -3- 2027858 tion verticale et la queue 22-de l'appareil. Un prolongement 23 du longeron délimité par les lignes 17 s'étend sensiblement sur toute la largeur du fuselage 11 et est agencé de manière à pivoter autour de l'axe latéral 16. Des volets classiques 24 sont 5 montés le long du bord de fuite de l'aile 12. Les volets adjacents à chaque côté du fuselage sont agencés de manière à pouvoir se replier complètement pour reposer contre le longeron de l'aile (fig. 5)- Cet agencement permet de réduire "la hauteur du train d'atterrissage 25 par rapport à la hauteur qui serait 10 nécessaire si une telle disposition n'était pas prévue». Cette disposition est représentée plus clairement sur la fig. 5- Sur cette figure, le volet 24 est représenté complètement replié contre le côté du longeron dont l'extrémité inférieure est indiquée par la référence 17» 15 La fig. 6 est une vue partielle en plan suivant les lignes B-B de la fig. 4, l'aile étant en position horizontale. Le prolongement 23 du longeron de l'aile 12 est logé dans un évidement 25 formé dans la largeur de la partie inférieure du fuselage 11. Une tringle d'articulation 26 est montée dans l'extrémité avant 20 du prolongement 23 le long de l'axe transversal de pivotement 16. La tringle 26 est retenue par trois consoles 27 qui sont fixées à des éléments structuraux 28 du fuselage. Deux consoles 29 sont fixées à la face supérieure du prolongement 23 à son autre extrémité. Chacune des consoles 29 est articulée sur la tige d'un 25 vérin hydraulique 30 (fig. 7) dont l'autre extrémité est articulée en 31. Sur la fig. 7» le prolongement 23, et par suite l'aile 12, est représenté en position horizontale, et est logé dans l'é-videment 25 qui s'étend vers le haut jusqu'au plancher 18 du fuselage 11. Comme il apparaît clairement, la tringle d'articula-30 tion 26 est disposée au-dessous du plancher 18 et les consoles 27 sont fixées aux éléments structuraux 28 qui supportent également le plancher. Des lumières 32 reçoivent les consoles 29 lorsque l'aile est en position horizontale et la tige du vérin 30 lorsqu'elle est en position verticale (fig. 8). 35 Sur la fig. 8, la tige du vérin 30 est allongée et traverse la lumière 32 pour faire pivoter le prolongement 23, et par suite l'aile 12, en position verticale autour de la tringle dlarticulation 26. On a représenté la tringle 26 comme incorporée au prolongement 23, mais il est bien entendu qu'elle peut être sup-40 portée par des consoles montées sur le bord avant ou sur l'ex 70 00204 2027858 trémité avant des faces supérieure ou inférieure du prolongement 23- la présente invention apporte aux aéronefs convertibles du type décrit, les avantages opérationnels connus que procure la 5 configuration à ailes surbaissées. L'axe de pivotement situé à 25 % environ de la corde de l'aile (centre de pression) et la distance relativement courte entre l'axe de pivotement et le centre de masse des moteurs font qu'on obtient mie meilleure répartition de poids et de pression pen-10 dant le changement d'orientation de l'aile. Grâce à ces caractéristiques, il se produit un déplacement minimal du centre de gravité au moment des changements d'orientation de l'aile, ce qui augmente la capacité de charge utile et réduit considérablement les corrections ou "trims" nécessaires pendant la période tran-15 sitoire. En outre, grâce à une meilleure répartition de la pression et du poids, le mécanisme d'orientation peut être plus réduit et par suite plus léger que dans les avions convertibles classiques. « Le fait que les ailes soient surbaissées simplifie également 20 leur construction, car les ailes surélevées qui pivotent autour d'un axe situé à 25 % de leur corde doivent être évidées pour éviter le fuselage lorsqu'on les fait pivoter. Dans ce cas, le longeron doit s'écarter d'une ligne qui est de préférence sensiblement droite pour suivre 1'évidement. Il en résulte que le bord 25 d'attaque, notamment dans la zone de 1 'évidement, doit être renforcé pour que le longeron puisse remplir son rôle de renfort et de stabilisateur. En variante, on peut évider le fuselage pour qu'il puisse recevoir l'aile après pivotement, mais le fuselage nécessite alors une structure spéciale qui augmente le poids 30 de l'appareil, lui fait perdre les avantages d'une structure généralement cylindrique et limite la place disponible pour la charge utile. Une autre variante qui évite 1*évidement des ailes ou du fuselage mais ne réduit en rien le déplacement du centre de gravité de l'appareil, consiste à fabriquer l'aile en deux 35 parties. Cette solution n'est pas satisfaisante car, en dehors de toute considération de robustesse, elle nécessite des mécanismes compliqués pour assurer un mouvement synchronisé des deux parties de l'aile. Ces inconvénients entraînent de sérieuses limitations de fonc-40 tionnement et de structure que la présente invention permet de 70 00204 -5- 2027858 surmonter. Une autre caractéristique importante de la présente invention dans le mode de réalisation décrit et représenté, est que l'aile d'un seul tenant est disposée complètement au-dessous de la partie pressurisée du fuselage. En plus des avantages évi-5 dents relatifs à la pressurisation de l'avion, cela signifie que les commandes de vol et des moteurs sont plus courtes et moins compliquées. Un autre avantage des ailes surbaissées est que la queue de l'appareil est sensiblement plus basse et par suite plus légère 10 que dans les aéronefs à ailes surélevées dans lesquels elle doit être dégagée de l'aile lorsque celle-ci est en position horizontale. Lorsque 11 appareil évolue suivant le mode classique de propulsion horizontale, les pales des rotors produisent un effet 15 de déséquilibrage proportionnel à la distance qui sépare l'axe des rotors du centre de gravité de l'aéronef qui est très voisin du centre de pression de l'aile. Il en résulte que cette distance doit être maintenue aussi faible que possible. Il faut cependant tenir compte de l'angle 20 de cône négatif que peuvent former les pales de rotor au cours de certaines phases de fonctionnement. Cet angle, ên fait, détermine la distance entre l'axe des rotors et le bord d'attaque de l'aile et augmente la distance du centre de pression de l'aile qui, sur les ailes ayant un bord d'attaque droit, correspond ap-25 proximativement à 25 % de la corde. L'aile de mouette ou en "M" de la présente invention assure le dégagement nécessaire à l'angle de cône négatif maximal possible des pales, tout en ayant l'avantage de déplacer le centre de pression de l'aile en direction de l'axe des rotors, ce qui réduit l'effet de déséquilibrage 30 des pales de rotor. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de l'inven-35 tion. C'est ainsi que les moteurs peuvent être logés au moins en partie dans l'aile et peuvent être de tout autre type approprié, par exemple à réaction. L'aile peut être agencée de manière à se replier autour de chaque côté du longeron lorsqu'elle est en 40 position verticale, de manière à être orientée sensiblement pa- 00204 -6- 2027858 rallélement à l'axe longitudinal du fuselage. L'aile peut être en deux parties reliées'entre elles et actionnées par un même système de commande. Ce système de commande peut être de tout type approprié tel que vérins pneumatiques, moteur électrique 5 agissant par l'intermédiaire de transmission, ou-crics pouvant également être mûs électriquement. 70 00204 -7- 2027858 - REVENDICATIONS - 1 - Aéronef convertible, dont la propulsion peut s'effectuer verticalement ou horizontalement, qui comprend un fuselage, une queue et une aile à profil aérodynamique ayant un "bord d'attaque 5 et un "bord de fuite, ladite aile étant agencée de manière à supporter au moins deux groupes de propulsion, ledit aéronef étant caractérisé en ce que ladite aile peut pivoter autour d'un axe transversal situé approximativement à 25 % de la corde de l'aile, ledit axe étant disposé au-dessous de l'axe horizontal du fuse- 10 lage, des organes pouvant faire pivoter l'aile autour dudit axe entre une position sensiblement horizontale et une position sensiblement verticale. 2 - Aéronef convertible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le longeron de l'aile est sensiblement fait d'une 15 seule pièce. 3 - Aéronef convertible suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'aile repose dans un plan situé sensiblement au niveau de la face inférieure du fuselage au-dessous du plancher dudit fuselage. 20 4 - Aéronef convertible suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, caractérisé en ce que les groupes de propulsion sont montés sous l'aile. 5 - Aéronef convertible suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3i caractérisé en ce que les groupes de pro- 25 pulsion sont montés au moins en partie à l'intérieur de l'aile. 6 - Aéronef convertible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5t caractérisé en ce que chaqu^éroupe de propulsion comporte au moins un rotor à deux pales convertible en une hélice classique. 30 7 - Aéronef convertible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins le bord d'attaque de l'aile a la forme d'une aile de mouette ou d'un MMn. 8 - Aéronef convertible suivant la revendication 7» caractérisé en ce que le bord de fuite de l'aile a sensiblement la 35 même forme que son bord d'attaque. 9 - Aéronef convertible suivant 1'une quelconque des revendications 1 à 7) caractérisé en ce que, lorsque l'aile est en position horizontale, le centre de pression de l'aile se trouve sensiblement dans le même plan vertical que le centre de gravité 70 00204 -8- 2027858 de l'aéronef, et lorsque l'aile est en position verticale, le centre de poussée des groupes de propulsion se trouve sensiblement dans le même plan vertical que le centre de gravité de l'aéronef . 5 10 - Avion convertible qui peut fonctionner à la manière d'un hélicoptère pour le décollage et l'atterrissage vertical ou à la manière d'un avion à aile fixe classique, ledit avion comportant un fuselage et un longeron d'aile fabriqués sensiblement d'une seule pièce et agenc® de manière à supporter au moins deux grou-10 pes de propulsion, ledit avion étant caractérisé en ce qu'un élément principal de structure de l'aile-s'étend sous la face inférieure du fuselage au-dessous du plancher du fuselage, et peut pivoter autour d'un axe transversal adjacent à l'extrémité avant dudit élément de structure et correspondant sensiblement 15 à 25 % de la corde de l'aile, des organes de commande pouvant faire pivoter ledit élément de structure en même temps que l'aile entre une position sensiblement horizontale et "une position sensiblement verticale. 11 - Avion convertible suivant 10, caractérisé en ce que les 20 organes de commande précités comprennent au moins un vérin hydraulique articulé entre la structure de l'avion et l'extrémité de l'élément de structure la plus éloignée de l'axe de pivotement.