Brevet FR2079181A1 — publié le 19711112

La présente invention concerne les sièges éjectables d'aéronefs utilisés habituellement pour l'évacuation en cas d'urgence d'une cabine d'aéronef par ses occupants, et plus particulièrement un dispositif permettant -d'assurer 1'éjection pratiquement simultanée 5 de plusieurs sièges éjectables selon des trajectoires divergentes, de façon à éviter une collision des sièges ou des occupants entre eux, ou d'un des occupants avec le siège de l'autre. Actuellement, de nombreux aéronefs comportent deux ou plusieurs sièges éjectables disposés soit côte à côte, soit en tandem l'un 10 derrière l'autre. On estime souhaitable que ces sièges puissent être en cas d'urgence éjectés de l'avion simultanément et que chacun des occupants puisse déclencher cette éjection.Au cours d'une opération d'éjection normale, le siège et son occupant sont propulsés vers le haut hors de l'avion par une fusée et/ou une 15 catapulte, et cette trajectoire initiale est généralement guidée par des rails sur lesquels glisse le siège. L'orientation de ces rails, la poussée exercée par la fusée, les forces aérodynamiques exercées par le courant d'air relatif, déterminent en combinaison la trajectoire du siège et de son occupant. Peu de temps après la 20 pénétration dans le courant d'air, la séparation du siège et de l'occupant s'effectue automatiquement. Le brevet britannique F0 585 274 décrit un procédé permettant de réaliser cette séparation, qui consiste à stopper, au moyen de câbles de blocage, la course du siège tout en ouvrant la ceinture 25 ou le harnais qui assujettit l'occupant au siège. L'occupant continue ainsi sa course le long de la trajectoire déjà déterminée du siège éjectable et son parachute s'ouvre par la suite. Il est évident et on a constaté que l'éjection simultanée de deux ou plusieurs sièges sans aucune correction de leur trajec-30 toire entraîne la possibilité d'une collision soit entre eux,soit entre les occupants, soit entre l'un des occupants et le siège de l'autre. En outre, lorsque les occupants se séparent de leur siège, leur parachute se déploie dans le courant d'air et il est essentiel qu'il ne vienne s'emmêler ni dans les sièges, ni dans 35 les suspentes du parachute de l'autre occupant, ni dans les câbles reliant les sièges de l'avion. Il semble évident qu'une bonne manière de résoudre ce problème BAD ORIGINAL 71 03303 2079181 2 consiste à faire diverger les trajectoires des siègès éjectables, et, bien que la manière la plus simple d'y parvenir consiste à donner à ces trajectoires des sens giratoires opposés par rapport à l'axe des lacets, ce procédé soulève par lui-même certaines 5 difficultés. Il en est de même, du reste, pour une divergence par rapport aux axes de roulis et de tangage. Ces difficultés viennent du fait que la force agissant sur le siège et tendant pendant son éjection à infléchir sa trajectoire par rapport à l'un des trois axes de lacets, de tangage ou de roulis provoque 10 ' aussi un mouvement rotatif du siège à une certaine vitesse qui tend à se maintenir même après la séparation du siège et de l'homme. Il est peut-être plus facile de comprendre ce genre de problèmes à propos du mouvement rotatif du siège par rapport à son axe des lacets. Si, en vue de faire diverger les trajectoires des sièges 15 éjectables, on applique au siège une certaine force le faisant tourner autour de son axe des lacets, cette force et cette rotation provoquent la divergence désirée des trajectoires, mais le siège se met en outre à tourner sur lui-même autour de son axe des lacets à une certaine vitesse, c'est-à-dire à un certain nombre de degrés 20 par unité de temps. De ce fait, à la séparation de l'homme et du siège, l'homme est animé du même mouvement de toupie ou de vrille au moment où il se trouve exposé au vent relatif et où son parachute se déploie. Si le parachute extracteur se déploie de l'arrière vers l'avant'par rapport à l'homme, comme c'est le cas si ce dernier fait 25 face vers l'amont du courant d'air par suite de son mouvement tournoyant, ce parachute tend a s'enrouler autour de l'homme et gêne l'ouverture du parachute principal, ce qui peut être catastrophique. En outre, si la cadence de rotation de l'homme sur lui-même est assez grande pendant la période au cours de laquelle le parachute 30 extracteur se déploie, se gonfle et extrait le parachute principal et ses suspentes, la probabilité d'un mauvais déploiement du parachute s'accroît considérablement. La présente invention a donc pour objet un procédé et un dispositif permettant de faire diverger les trajectoires dé plu-35 sieurs sièges éjectables pour éviter une collision entre les sièges et/ou leurs occupants, tout en évitant d'engendrer une rotation du siège autour de' son axe des lacets transmise à l'homme au moment BAD ORIGINAL 71 03303 2079181 de sa séparation d'avec son siège. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, et donnant à titre explicatif, mais nullement 5 limitatif, plusieurs formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 est une élévation schématique montrant la manière de faire diverger les trajectoires selon la présente invention; la figure 2 est une élévation latérale d'un exemple de siège 10 éjectable équipé des organes permettant de lui appliquer une force le faisant tourner autour de son axe des lacets; les figures 3, 4 et 5 sont des élévations schématiques montrant la succession des phases de fonctionnement du siège de la figure 2 ; 15 la figure 6 montre en trois vues successives A, B et G un procédé différent permettant d'appliquer la force précitée à un siège éjectable; la figure 7 est une vue schématique montrant une autre manière d'engendrer la force précitée sur un siège éjectable; 20 la figure 8 est une élévation schématique montrant l'intérêt d'un parachute de traînée dans le cadre de la présente invention; la figure 9 est une vue en perspective montrant une manière de relier au siège éjectable un parachute de traînée; et les figures 10, 11 et 12 sont des élévations schématiques mon-25 trant la succession des phases de fonctionnement d'un siège selon une variante de la présente invention. La forme de réalisation préférée de l'invention comporte deux organes opposés fixés à chaque siège éjectable et engendrant un couple de forces le faisant tourner; dans une variante selon l'in-30 vention, le résultat recherché est obtenu par un programme d'allumage décalé dans le temps des fusées propulsives principales montées sur le baquet des sièges et engendrant successivement sur ces derniers des couples de rotation opposés combinés à des forces latérales opposées. Lorsque le siège éjectable est propulsé vers le haut hors 35 de l'avion, la première force engendrant le mouvement de lacets, appliquée en un point du siège écarté de son axe des lacets, engendre une rotation du siège autour dudit axe à une certaine cadence. Cette 71 03303 2079181 rotation provoque "bien entendu une déviation de la trajectoire initiale du siège. Au bout d'un certain temps, une seconde force de rotation opposée est appliquée au siège, qui annule l'effet-de la première et arrête la rotation du siège autour de son axe des lacets, ramenant 5 ainsi sensiblement à zéro la vitesse de rotation. A ce moment, le pilote ou l'occupant est encore attaché à son siège et en général, une fusée propulsive principale fixée à ce dernier 1'écarte davantage encore de l'aéronef dans le courant d'air relatif. La séparation du siège et de son occupant s'effectue ensuite d'une façon ou d'une 10 autre, par exemple par détachement des éléments reliant le pilote à son siège et par arrêt brutal du siège sur sa trajectoire, et, comme le siège ne tourne plus sur lui-même, l'occupant, lui non plus, n'est plus animé d'aucun mouvement rotatif au moment où il est soumis au vent relatif. De ce fait, quand le parachute extrac-15 teur se déploie dans le vent relatif, il n'a aucune tendance à s'enrouler autour de l'homme. La figure 1 permet de mieux comprendre le principe de l'invention. Sur cette figure est représentée une partie d'un aéronef 10 comportant une cabine 12 dans laquelle sont installés deux sièges éjectables 20 identiques 14 et 16. Chacun de ces sièges comporte de préférence une fusée propulsive principale 18 ainsi que des galets ou des blocs coulissant sur des rails verticaux d'éjection 20,de façon à guider vers le haut la trajectoire initiale d'éjection de chaque siège. La flèche 22 de la figure 1 représente l'axe du déplacement 25 de l'aéronef et donc des sièges vers l'avant. Lors d'une opération d'éjection, les deux sièges 14 et 16 sont simultanément éjectés vers le haut,hors de la cabine 12,et soumis à une première force dévia-trice s'exerçant sur un côté du siège. Cette force n'est représentée „ que de la flèche 24 qui indique la direction générale dans laquelle 30 elle agit. Cette force 24 produit un mouvement giratoire de chaque siège qui l'écarte de la trajectoire 22 de l'avion. Autrement dit, le siège 14 de la figure 1 est animé d'un double mouvement giratoire et de rotation sinistrorsum, le mouvement de rotation s'effectuant suivant une cadence particulière, comme représenté par la flèche 26, 35 et le siège 16 est animé d'un mouvement analogue dextrorsum à une cadence particulière,comme représenté par la flèche 28. On laisse cette cadence de rotation s'exercer pendant un intervalle de temps 71 03303 2079181 5 prédéterminé qui provoque donc un certain angle de rotation des sièges 14 et 16 autour de leut axe des lacets, puis on applique une seconde force 30 opposée produisant une rotation en sens inverse, cette force étant représentée également par une flèche. 5 La force 30 agit à l'opposé de la force 24 et annule pratiquement la cadence de rotation. Ainsi, après l'application de la seconde force 30, la trajectoire de chaque siège est différente de sa trajectoire initiale,mais ' sa rotation sur lui-même autour de son axe des lacets est pratiquement arrêtée. L'allumage de la 10 fusée principale 18 de chaque siège engendre alors une force vers l'avant, représentée par la flèche 32 de la figure 1, qui projette chaque siège vers l'avant sur sa nouvelle trajectoire dans le courant d'air relatif. Comme le montre schématiquement la figure 1, les occupants P et P' sont, par la suite, respec-15 tivement séparés de leur siège 14 et 16. Dans le cadre de la présente invention, il n'est pas nécessaire de décrire en détail la manière dont s'effectue la séparation homme-siège, car il existe plusieurs manières connues d'effectuer eette séparation. L'une d'entre elles est décrite 20 dans le brevet britannique N° 585 274 précité. D'autres techniques appropriées de séparation homme-siège comportent l'utilisation de vessies gonflables, de câbles qui, en se tendant, projettent l'occupant vers l'avant de son siège, etc. Dans toutes ces techniques, l'occupant est généralement maintenu sur son siège par des 25 éléments détachables sous forme d'une ceinture et d'un harnais, jusqu'à ce qu'intervienne la séquence de séparation. A ce moment, l'ouverture de la ceinture s'effectue automatiquement et la séparation homme-siège intervient, soit par arrêt brutal du siège sur sa trajectoire, soit par projection vers l'avant de l'occupant. 30 La figure 2 montre le siège 14 en cours d'éjection à la sortie des rails 20. Sur cette figure, des galets de guidage 34 montés sur les côtés du siège coopèrent avec des rainures ménagées dans les rails 20 pendant le mouvement d'éjection représenté par la flèche 36. A l'extérieur et le long de chaque rail 20, une tige 35 ou un câble 38 est attaché par son extrémité inférieure au plancher 40 de l'avion ou près de celui-ci, et par son extrémité supérieure à une butée ou saillie 42. Un anneau 44 coulisse.le long de la 71 03303 6 2079181 tige ou du câble 38 jusqu'au moment où le siège 14 quitte les rails 20, et une butée 42 interrompt alors son mouvement vers lé haut. Cet anneau 44 est relié à un dispositif 48 fixé au siège par un câble stabilisateur 46 qui se prolonge de l'autre côté 5 dudit dispositif par une partie lâche 50. Le câble 46 est de préférence du type à absorption d'énergie et peut être, comme le dispositif 48, du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 778 244 en date du 22 Novembre 1968 au nom de James E. Haile. Pans ce cas, le câble 46 est une bande capable 10 de se déchirer, et le dispositif 48 est une clavette ou un élément provoquant ce dé.chirement. Le câble stabilisateur peut également être du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique H"0 3 103 331 en date du 10 Septembre 1963 au nom de Ered B.Stencel. Dans l'un ou l'autre cas, lorsque le siège 14 continue son mouvement 15 et que l'anneau 44 se trouve arrêté, une force de traction s'exerce sur le câble 46 et tend à attirer sa partie située de l'autre côté du dispositif 48, que ce dernier soit une clavette, une filière, etc. Cette force correspond donc à la force 24 de la figure 1, et comme elle s'applique à un point du siège décalé par rapport à son 20 axe des lacets, elle tend à le faire tourner autour de cet axe. Cette force appliquée par le câble 46 peut se décomposer suivant les composantes C1 et C2, comme représenté sur la figure 2, la plus importante d'entre elles,C1.provoquant le mouvement par rapport à l'axe des lacets, tandis que la plus faible,C2.tend à produire un mouvement 25 par rapport aux axes de roulis et de tangage. En se référant maintenant aux figures 3, 4 et 5, le siège représenté sur la figure 3 correspond à celui installé initialement dans la cabine de l'aéronef. Les galets 34 sont donc installés dans les rainures des rails 20, et le siège 14 avec son occupant P font 30 face en avant. Au début de l'opération d'éjection, lorsque le siège se déplace vers le haut jusqu'à la position de la figure 2, se dégageant ainsi des rails d'éjection, le câble 46 se tend et extrait sa partie 50 située de l'autre côté du dispositif 48, engendrant ainsi une force dans la direction de la flèche 24 représentée sur la figure 4. 35 Comme cette force est décalée par rapport à l'axe des lacets du siège, elle provoque une rotation de ce dernier autour de cet axe suivant une cadence particulière et dans la direction de la flèche 26 de la BAD ORIGINAL 71 03303 2079181 figure 4. Un autre câble stabilisateur 52 et un autre dispositif 54, analogues respectivement aux câble et dispositif 52 et 48, sont installés sur le côté opposé du siège 14, mais la longueur du câble 52 est telle qu'il ne se tend pas en même temps que le câble 46. 5 II se produit donc un décalage dans le temps entre l'application de la force 24 et la tension du câble 52, et, pendant cet intervalle de temps, le siège se met à tourner sur lui-même dans le sens indiqué par la flèche 26 à une cadence particulière. Lorsque le câble 52 se tend, comme indiqué sur la figure 5, et que le câble 46 est libéré, la 10 force s'exerce dans le sens de la flèche 30 de la figure 5 de manière à s'opposer à la rotation du siège 14, en annulant pratiquement la cadence de cette rotation. Dans une forme de réalisation de la présente invention, le siège tourne autour de son axe des lacets de 25° environ,dans l'intervalle de temps séparant l'application de 15 la force 24 et l'application de la force 30. Au moment de l'application de la force 30, le siège continue à tourner légèrement par inertie et, au moment de l'annulation de sa cadence de rotation, il a effectué en définitive un angle de rotation d'environ 30°. Comme le montrent les figures 4 et 5, le câble 52 se termine près des rails 20 20 par un anneau 44 coopérant avec la tige ou le câble 38 de la manière précédemment décrite à propos du câble 46. Une fois que le siège est réaligné dans la position représentée sur la figure 5 et que sa rotation sur lui-même autour de son axe des lacets est arrêtée, la poussée continue de la fusée 18 le déplace vers l'avant 25 jusqu'à ce que les câbles d'arrêt provoquent la séparation homme-siège. La figure 6 montre qu'il est possible d'utiliser aussi, au lieu de câbles stabilisateurs 46 et 52, des fusées opposées pour provoquer le mouvement de lacets. Une fusée 60 et sa tuyère 62 sont disposées d'un côté de l'axe des lacets Y, tandis qu'une fusée 64.avec sa 30 tuyère 66, sont disposées de l'autre côté. Sur la figure 6A,aucune des deux fusées n'a encore été mise à feu. Sur la figure 6B, la fusée 60 a été allumée et engendre une force de rotation autour de l'axe des lacets, comme indiqué précédemment par la flèche 24. Sur la figure 6C, l'autre fusée 64 est allumée et engendre la 35 force 30, agissant dans l'autre sens, qui arrête la cadence et fait •varier l'angle de rotation. La figure 7 représente encore une autre forme de réalisation bad original 71 03303 2079181 possible de la présente invention, qui, bien que n'étant pas préférée, est cependant valable. Sur cette figure 7, l'application de la première force 24 se fait au moyen d'un cordage 46, comme précédemment décrit, La seconde force, ou force agissant en sens contraire selon 5 la flèche 30, est engendrée au moyen de l'orientation oblique de la. tuyère 68 de la fusée principale qui exerce sa poussée suivant un axe 70 faisant un certain angle avec l'axe de symétrie du siège. Les composantes de la force de poussée produite par cette tuyère 68 ainsi orientée engendrent la force 30 qui agit en sens contraire 10 de la force 24 produite par le cordage 46. Les figures 10, 11 et 12 représentent une forme de réalisation de l'invention applicable à tous les sièges éjectables comportant deux fusées propulsives montées sur le baquet du siège. L'avantage de cette forme de réalisation vient de ce qu'elle utilise les fusées 15 propulsives existantes pour obtenir le résultat désiré, c'est-à-dire l'infléchissement latéral de la trajectoire du siège en évitant son mouvement de rotation autour de son axe des lacets jusqu' après la séparation homme-siège. La figure 10 permet de voir que l'allumage d'une des fusées propulsives 90 montées sur le baquet du siège inter-20 vient avant celui de la fusée 91 montée sur l'autre côté, et de préférence en même temps que la séparation par catapulte auxiliaire, afin d'assurer une continuité de la poussée, cet allumage engendrant une composante horizontale de poussée 92 dirigée vers l'avant et latéralement. Cette composante 92 passe en avant du centre de gravité 25 de la masse éjectée désigné par les initiales C G et engendre un couple dextrorsum qui provoque la rotation du siège et du pilote autour de l'axe des lacets du siège dans la direction de la flèche 28, en même temps que l'accélération du siège vers l'avant et vers la droite. Après un court retard, la fusée 91 s'allume, comme repré-30 senté sur la figure 11, et engendre une force de poussée 93 croisant la force 92 en avant du ' centre de gravité. Ensuite pendant un autre bref instant, les deux fusées propulsives exercent leur poussée sans engendrer de couple sensible autour de l'axe des lacets du siège. Dans ces conditions, le siège continue à tourner 35 dextrorsum et à accélérer latéralement sous l'action de la poussée des deux fusées. Sur la figure 12, à la fin de la combustion de la fusée 90 mise 71 03303 9 2079181 à feu la première, l'autre fusée 91 continue à brûler pendant un temps égal à son retard initial à l'allumage. Pendant ce temps, la force 93 engendre un couple sinistrorsum qui arrête presque complètement la rotation du siège autour de son axe des lacets 5 sans réduire de façon appréciable la vitesse d'écartement latérale du siège et du pilote. On voit donc que pour engendrer les deux forces distinctes et opposées nécessaires dans la présente invention pour provoquer l'infléchissement latéral de la trajectoire des sièges, on peut 10 utiliser soit des câbles stabilisateurs à absorption d'énergie, soit des fusées agissant de part et d'autre de l'axe des lacets, soit une fusée propulsive principale dont la tuyère est orientée obliquement. Dans le cas des sièges éjectables sur les baquets desquels sont montées deux fusées propulsives, il suffit de retarder 15 l'allumage d'une de ces fusées par rapport à l'autre, sans qu'il soit besoin d'autre dispositif générateur de force. Sur la figure 8, le siège 14 est représenté équipé d'un parachute de traînée 72 relié par un câble 74 à la fusée principale 18 montée en position centrale sur le dos des sièges 14 et 16. 20 Dans le cadre de la présente invention, le but de ce parachute est de stabiliser le siège de façon à empêcher les forces aérodynamiques d'exercer une action sur sa position. Cela est particulièrement intéressant si le centre de gravité, désigné par les initiales CG sur la figure 8, se déplace légèrement par rapport au 25 centre du siège. Dans ce cas, ce déplacement engendre un bras de levier X de couple qui tend à produire un couple augmentant ou diminuant la cadence de rotation, selon le sens du décalage du centre de gravité. La force engendrée par le parachute de traînée 72 agit cependant à 1'encontre des forces aérodynamiques engendrant ce bras 30 de levier et tend à stabiliser plus ou moins le siège quelle que soit la vitesse relative de l'air au moment de l'éjection.Sur la figure 9, le câble 74 du parachute de traînée se termine par une boucle 76 entourant la fusée principale 18 montée dans une cavité ménagée en arrière du dossier du siège,entre des tiges supérieure et inférieure 35 80 et 82. La position de la boucle 76 dans le sens vertical peut être maintenue en l'attachant à des bandes de guidage 84 et 86 fixées entre les tiges 80 et 82. BAD ÛftiÔINAL 71 03303 10 2079181 Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 71 03303 11 2079181 REVENDICATIONS 1. Procédé destiné à faire diverger les trajectoires de plusieurs sièges éjectables, caractérisé en ce qu'il consiste à éjecter pratiquement simultanément vers le haut et à l'extérieur d'une cabine 5 d'aéronef les sièges éjectables qui y sont installés, à appliquer à chacun desdits sièges une première force lui communiquant un mouvement de lacets et déclenchant sa rotation à une certaine vitesse par rapport à son axe des lacets, puis à lui appliquer, au bout d'un temps prédéterminé après l'application de la première force, une 10 seconde force opposée à la première et tendant à le faire tourner dans l'autre sens autour de son axe des lacets, de façon à annuler pratiquement ladite vitesse de rotation et donc,à arrêter la rotation du siège. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 ladite première force est destinée à infléchir la trajectoire de chaque siège en l'écartant de l'axe de déplacement vers l'avant dudit aéronef. 3. Ensemble destiné à faire diverger les trajectoires de plusieurs sièges éjectables initialement logés dans la cabine d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments opposés, 20 reliés- à chaque siège et engendrant une force de rotation, un premier dispositif déclenchant le fonctionnement de l'un desdits éléments sensiblement au moment où le siège est éjecté de la cabine, afin d'amorcer un mouvement de rotation du siège autour de son axe des lacets à une certaine vitesse, un second dispositif déclenchant le 25 fonctionnement du second élément au bout d'un temps prédéterminé après l'actionnement du premier élément, l'actionnement du second élément provoquait pratiquement l'arrêt de la rotation dudit siège autour de son axe des lacets. 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que des 30 éléments de fixation détachables maintiennent l'occupant sur son siège éjectable pendant un temps prédéterminé après l'éjection et jusqu'à l'actionnement du second élément, de façon que ladite vitesse de rotation soit sensiblement annulée au moment de la séparation de l'occupant d'avec son siège. 35 5- Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les 71 03303 )2 2079181 au second siège un sens de rotation opposé,de façon à faire diverger les trajectoires de chacun de ces sièges. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un des deux éléments est constitué d'un câble stabilisateur relié 5 à un point du siège écarté de son axe des lacets,de façon que la tension de ce câble provoque la rotation du siège autour dudit axe. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit câble est du type à absorption d'énergie. 8. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que 10 l'un desdits éléments est une fusée dont la tuyère est reliée au siège en un point écarté de l'axe des lacets de ce dernier, de façon que l'allumage de la fusée provoque la rotation du siège autour dudit axe. 9. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une 15 fusée propulsive principale fixée à l'arrière de chaque siège comporte une tuyère orientée de manière à exercer une pouêsée désaxée représentant un desdits éléments. 10. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un parachute de traînée relié au centre du dos de chaque siège supprime 20 l'instabilité de ce dernier causée par les couples de forces aéro-dynamiques . 11. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque siège comporte deux fusées propulsives montées sur son baquet, l'allumage retardé d'une d'entre elles provoquant initiale- 25 ment une poussée décentrée dans le sens désiré et par la suite,une poussée décentrée égale et de sens contraire.