Brevet FR2101001A1 — publié le 19720331

La présente invention concerne dtune façon générale les ailes d'avion. Un volet, ctest-à-dire une partie dd bord de fuite de l'aile pouvant être inclinée vers le bas, est utilisé comme dispositif d'augmentation de la portance permettant de réduire la distance de décollage ou d'atterrissage d'un avion sans sacrifier ses performances à grande vitesse. Ce volet a pour fonction d'incliner- la partie du bord arrière de l'aile vers le bas pour augmenter temporairement la cambrure de 1' aile. Par suite 1' an- gle d'attaque est faible pour le vol en palier mais la portance maximale peut être augmentée.En général, bien que l'augmenta tion de la portance soit supérieure quand l'angle d'inclinaison du volet vers le bas (appelé ci-après simplement angle du volet), est augmenté, la portance est réduite si l'angle du volet dépasse une certaine valeur, ainsi qu'il ressort de la courbe inférieure de la fig. ICa) et de la courbe de la fig. 1(b) où les ordonnées représentent les valeurs de portance et les abscisses celles de l'angle du volet. Cela est attribué au fait que, quand l'angle du volet augmente, un gradient de pression positive augmente de façon abrupte à proximité du bord avant du volet à la surface supérieure de l'aile, ce qui provoque un décollement ou rupture de la couche limite d'air.Autrement dit, l'écoulement de l'air ne peut pas s'infléchir le long de la courbure convexe et la région de décollement devient plus large et s'étend vers l'arrière de l'aile quand l'angle du volet augmente ainsi qu'il ressort des fig. 2(a) et 2(b) où on a montré l'écoulement de l'air pour deux positions angulaires du volet. Par suite, le taux d'augmentation de la portance par augmentation de l'angle du volet devient plus faible et'pour un angle dépassant une certaine valeur, la portance diminue. Pour différents types de formes d'ailes et de formes de-volets il est possible de déterminer l'angle du volet donnant la portance maximale et il n'est pas possible d'obtenir une portance supérieure à cette valeur maximale. Bien que l'explication qui précède concerne une aile avec un volet plein, cela est exact aussi dans le cas d'une aile avec un volet à fente pour laquelle l'augmentation de la portance disparate à partir d'un certain angle du volet. La présente invention a pour objet une aile avec déflecteur complémentaire et volet dans laquelle le déflecteur d'aile Fig. 7(b) est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention ; et Fig. 8(a), 8(b) et 8(c) sont des coupes schématiques montrant le dispositif de la fig. 7(a) dans différentes positions de fonctionnement. L'aile représentée sur les fig. 4(a) et 4(b) comporte un déflecteur 2 articulé à la partie arrière de l'aile proprement dite 1 pour pouvoir être déplacé de la position haute représentée en tirets, pour agir en frein aérodynamique, à l'avant du volet 3, à la position basse représentée en traits pleins dans laquelle il agit en dispositif de portance élevée. La fig. 4(a) représente le cas où il n'y a pas de fente entre le déflecteur 2 et le volet 3 et fig. 4(b) le cas où une telle fente existe. La fig. 5(a) montre qu'en l'absence d'un déflecteur selon l'invention, la rupture dans l'écoulement de l'air par rapport à l'aile peut avoir lieu quand l'angle du volet est important, tandis que la fig. 5(b) montre qu'avec un déflecteur selon ltin- vention pour adoucir la courbure de raccordement entre l'aile et le volet par la présence du déflecteur, la rupture dans l'écoulement de l'air n'a pas lieu même quand l'angle du volet est aussi important que dans le cas de la fig. 5(a). Il est possible d'augmenter la portance en provoquant une inflexion régulière et progressive de l'écoulement de l'air de la surface supérieure de l'aile à la surface supérieure du volet pour réduire le gradient de pression positive entre la surface supérieure de l'aile et la surface supérieure du volet, et retarder ainsi la rupture dans l'écoulement de l'air par rapport au volet jusqu'à un angle de volet supérieur. De plus, le rapport de la corde, c'est-à-dire la dimension dans le sens longitudinal par rapport à l'avion, du volet et du déflecteur à la corde totale de l'aile est en même temps sensiblement augmenté avec un dispositif selon l'invention et, par suite, l'augmentation de la portance résultant de la position du volet est aussi augmentée.Cette caractéristique est illustrée dans le schéma de la fig. 6 où on a représenté en ordonnées les valeurs de la portance et en abscisses les valeurs du rapport des cordes, la courbe étant établie pour une position basse du volet. Les fig. 7(a) et 7(b) représentent un système de déflecteur 2 et de volet 3 suivant deux modes de mise en oeuvre de l'invention. Ces deux modes de mise en oeuvre diffèrent par la forme de est situé entre l'aile et le volet et est supporte par l'aile de façon qu'il puisse être deplacé entre une position supérieure pour agir en frein aérodynamique ou aero-frein et une position inférieure pour diriger l'écoulement de l'air à partir dudit déflecteur vers la surface supérieure du volet quand celui-ci est abaissé. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré de I1 invention, une tringlerie est disposée entre le déflecteur, l'aile et le volet pour faire pivotèr automatiquement-le-déflecteur vers le bas quand le volet est abaissé. Ce déflecteur permet d'augmenter la valeur limite de l'angle du volet jusqu'à laquelle la portance augmente et, par suite, permet d'augmenter la portance, en plus de sa fonction inhérente de frein aérodynamique, parce que, par sa rotation vers le bas, la rupture dans l'écoulement de l'air à proximité du bord avant du volet, résultant de l'augmentation-de l'angle du volet, peut être empêchée ou retardée. De plus; quand le déflecteur est abaissé conjointement avec l'abaissement du volet, la portance importante considérée ci-dessus est obtenue automatiquement. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels Fig. 1(a) est un graphique montrant les valeurs de la portance avec et sans déflecteur selon l'invention, en fonction de l'angle du volet. Fig. 1(b) est un graphique montrant les valeurs de l'augmentation de portanceen fonction de l'angle du-volet. Fig. 2(a) et 2(b) représentent schématiquement la rupture dans l'écoulement d'air quand le volet est abaissé Fig. 3 est un graphique montrant l'augmentation de la portance et l'angle efficace du volet pouvant être obtenu suivant la présente invention Fig. 4(a), 4(b), 5(a) et 5(b) représentent schématiquement les caractéristiques principales de la-presente invention Fig. 6 est un graphique montrant l'augm#-ntfti-on de la portance en fonction du rapport de la corde du volet à la corde de l'aile Fig. 7(a) est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon un mode de mise en oeuvre de l'invention montrant la tringlerie entre l'aile, le déflecteur et le volet la partie arrière de l'aile proprement dite et la forme de l'ob- turateur. Sur ces figures, on a adopté les memes références pour désigner des éléments analogues ou identiques. Le déflecteur 2 est monté sur la partie arrière de l'aile proprement dite 1 autour d'une articulation 4. Le volet 3 est fixé par l'intermédiaire d'un bras 5 à un arbre 6 monté pour pouvoir tourner dans une partie du corps de l'aile 1 en arrière par rapport au déflecteur 2. Cet arbre tournant 6 peut être couplé à un dispositif de manoeuvre du volet qui permet de régler l'angle du volet en faisant tourner l'arbre 6 de l'angle voulu. Le déflecteur 2 et le bras 5 fixé au volet 3 sont couplés l'un à l'autre par un mécanisme de tringlerie comportant des bielles et leviers articulés 7 à 10 et plusieurs broches d'articulation 11 à 16, la bielle 9 étant, de plus, couplée à un dispositif de manoeuvre (non représenté). La broche 13 est fixe par rapport à l'aile 1 et la broche 16 est fixée au déflecteur 2. Le bras 5 fixé à une extrémité au volet 3 et à l'autre extrémité à l'arbre tournant 6 est articulé à l'extrémité de droite de la bielle 7 par l'intermédiaire de la broche d'articulation 11 en un point juste au-dessus de l'arbre 6. Par suite, quand le dispositif de manoeuvre du volet, par exemple un vérin, fait tourner l'ensemble unitaire formé par l'arbre 6, le bras 5 et le volet 3 autour de l'axe de l'arbre 6 dans le sens des aiguilles d'une montre dans les fig. 7(a) et 7(b), la bielle 7 est tirée vers la droite. L'extrémité de gauche de la bielle 7 est articulée à l'extrémité inférieure du levier en équerre 8 par la broche d'articulation 12 et le levier 8 étant articulé au déflecteur 2 par la broche d'articulation 13.L'extrémité de gauche de la branche horizontale du levier 8 est articulée à un point intermédiaire de la branche horizontale du levier coudé 9 par la broche d'articulation 14, l'extrémité de gauche de la branche horizontale du levier 9 est articulée à l'extrémité inférieure de la bielle 10 par la broche d'articulation 15 et l'extrémité supérieure de la branche verticale du levier 9 est articulée à l'extrémité inférieure d'une bielle 17 par une broche d'articulation 20. Par suite, aucune partie du levier coudé 9 n'est rendue solidaire du corps de l'aile 1 ou du déflecteur 2. L'extrémité supérieure de la bielle 10 est articulée au déflecteur 2 par la broche d'articulation 16 fixée au déflecteur. L'extrémité supérieure de la bielle 17 est articulée à l'ex- trémité de droite d'une branche longue d'un levier coudé 18 par une broche d'articulation 21, le coude du levier 18 étant articulé au corps de'l'aile I par une broche d'articulation 22, fixée sur l'-aile 1, et l'extrémité inférieure de la branche courte du levier 18 est articulée par une broche 23 à une bielle 19 couplée au dispositif de commande, non représenté. La description qui précède du mécanisme connectant l'aile 1 au déflecteur 2 et au volet 3 s'applique aussi bien au cas de la fig. 7(a) qu'à celui de la fig. 7(b). Les fig. 8(a), 8(b) et 8(c) représentent différentes posi tions du mécanisme dans le cas de l'aile 1,-du déflecteur 2 et du volet 3 de la fig. 7(a). Cependant, il doit être noté que le fonctionnement est le même dans le cas de la fig. 7(b). Comme on le voit par un examen comparatif des fig. 7(a) et 7(b), ces deux réalisations ne diffèrent en effet que par le fait que, dans la fig. 7(a), le déflecteur s'étend sur toute l'épaisseur de l'aile, c'est-à-dire qu'il présente des surfaces supérieure et inférieure pour l'écoulement de l'air alors que, dans la fig. 7(b), le déflecteur a une faible épaisseur pour ne présenter qu'une surface supérieure pour l'écoulement de l'air tandis que l'aile 1 se prolonge vers l'arrière à l'aplomb du déflecteur 2. Sur la fig. 8(a), le dispositif de manoeuvre du volet n'est pas actionne et, par suite, l'arbre 6, le bras 5 et le volet 3 sont maintenus dans leurs positions normales de repos par rapport au corps de l'aile 1. Quand la bielle 19 est tirée vers la gauche à partir de sa position de la fig. 7(a) par le dispositif de commande (non représenté), le levier coudé 18 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre autour de la broche d'articulation 22, du fait de l'accouplement articulé entre la bielle 19 et le levier 18 par la broche d'articulation 23. Comme la broche d'articulation 11 et la broche d'articulation 13 sont toutes deux alors dans des positions fixes par rapport à l'aile 1, la broche d'articulation 14 est aussi maintenue en position fixe. Par suite, le mouvement dans le sens des aiguilles d'une montre du levier 18 autour de la broche d'articulation 22 se traduit par un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre du levier coudé 9, par l'intermédiaire de la bielle 17, autour de la broche d'articulation 14 fixe à ce moment. La broche d'articulation 15 est ainsi relevée, de sorte que le déflec teur 2 est tourné en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de sa charnière 4 jusqu'à ce que la bielle 10 et la broche longue du levier coudé 9 soient sensiblement alignées de la façon représentée sur la fig. 8(a). Le déflecteur 2 peut ainsi être relevé sans changement de la position du volet 3 par rapport au corps de l'aile 1 et, par suite, le déflecteur 2 peut assurer sa fonction de frein aérodynamique ou aéro-frein. En considérant la fig. 8(b), le dispositif d commande non représenté couplé à la bielle 19 n'est pas actionné et la bielle 19 reste donc dans sa position normale de la fig. 7(a). Par contre, le dispositif de manoeuvre du volet est actionné pour faire tourner l'arbre 6, le bras 5 et le volet 3 dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'arbre 6. Par suite, la bielle 7 est tirée vers la droite, de la façon représentée sur la fig. 8(b), par la broche d'articulation 11, d'où il résulte un pivotement en sens inverse des aiguilles d'une montre du levier coudé 8 autour de la broche d'articulation 13 qui est fixe par rapport au corps de l'aile 1. Comme la bielle 19 est maintenue fixe par rapport à l'aile 1 et à la broche d'articulation 22 fixée à l'aile 1, la broche d'articulation 21 de l'extrémité de la branche longue du levier coudé 18 est maintenue fixe.Par suite, le mouvement en sens inverse des aiguilles d'une montre de la branche horizontale du levier coudé 8 autour de sa broche d'articulation fixe 13 place les broches d'articulation 14, 20 et 21 dans des positions plus voisines de leur alignement. il en résulte un mouvement en sens inverse des aiguilles d'une montre du levier coudé 9 autour de la broche d'articulation 20 qui est aussi déplacée légèrement vers la gauche, ainsi qu'il ressort d'une comparaison entre les fig. 7(a) et 8(b). De ce fait, le déflecteur 2 est légèrement tourné autour de sa char nière. 4 par l'intermédiaire de la broche d'articulation 15 de la bielle 10 et de la broche d'articulation 16 qui est fixée au déflecteur. Ce dernier est ainsi placé dans une position inclinée vers le bas, l'angle d'inclinaison étant fonction de l'angle du volet qui est commandé par le dispositif de manoeuvre du volet de façon que la courbure entre l'aile 1, le dé flecteur 2 et le volet 3 soit relativement po progressive dans son ensemble. Comme il a été indiqué ci-dessus, l'air circulant le long de la surface supérieure de l'aile 1 arrive d'une façon régulière sur la surface supérieure du déflecteur 2 et ensuite sur la surface supérieure du volet 3 sans qu'il y ait de décollement ou rupture dans l'écoulement de l'air et la portance est augmentée. De plus, la corde du volet est à ce moment sensiblement augmentée du fait de l'inclinaison vers le bas de l'obturateur, et par suite l'augmentation de la portance résultant de l'inclinaison du volet est accrue de façon supplémentaire. En considérant la fig. 8(c), le volet 7 est actionné par son dispositif de manoeuvre de façon à placer le volet sensiblement dans la même position que sur la fig. 8(b) et, simultanément, le déflecteur est commandé par l'intermédiaire de la bielle 19 couplée à son dispositif de commande (non représenté) pour provoquer l'action du déflecteur soit comme frein aérodynamique, soit comme dispositif de commande latérale. il est facile de voir en comparant la fig. 8(c) aux fig. 8(a) et 8(b) que le fonctionnement du mécanisme dans ce cas correspond à la superposition ou combinaison des fonctionnements illustrés par les fig. 8(a) et 8(b).Par suite, une description plus détaillée du fonctionnement du mécanisme dans le cas de la fig. 8(c) n'est pas nécessaire. il suffit de préciser que les articulations 11 et 21 sont maintenant déplacées positivement mais continuent à constituer des points d'appui pour la déformation de la tringlerie. Ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus, le déflecteur selon la présente invention peut être utilisé pour réduire la portance ou peut être utilisé pour faire partie d'un dispositif d'augmentation de la portance et, de plus, la fonction du déflecteur en tant que dispositif de portance élevée peut eAtre obtenue automatiquement par le fonctionnement du mécanisme de manoeuvre du volet. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. Par exemple, bien que le mécanisme décrit ci-dessus entre le déflecteur, le volet et l'aile soit formé de leviers et de bielles, il est possible aussi de réaliser un mécanisme équivalent avec des roues dentées à chaînes ou des engrenages. REENDI CATI ONS 1. Aile d'avion à volet, caractérisée par le fait qu'elle comporte un élément intermédiaire, ou déflecteur, situé entre l'aile et le volet et supporté par l'aile de façon à pouvoir être déplacé d'une position supérieure, pour laquelle il agit en frein aérodynamique à une position inférieure, pour laquelle il dirige l'écoulement d'air le long de sa surface supérieure vers la surface supérieure du volet, quand celui-ci est abaissé, en adoucissant la courbure entre l'aile et le volet. 2. Aile d'avion selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'on prévoit un dispositif de manoeuvre pour l'abaissement du volet, un dispositif de manoeuvre pour la montée du déflecteur et un système mobile de liaison entre l'aile, le déflecteur et le volet. 3. Aile d'avion selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le système mobile est agencé pour que, le dispositif de manoeuvre du déflecteur étant au repos, le dispositif de manoeuvre du volet abaisse simultanément le volet et le déflecteur. 4. Aile d'avion selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le système mobile est agencé pour que les deux dispositifs de manoeuvre actionnés simultanément provoquent la sortie du déflecteur vers le haut et l'abaissement du volet. 5. Aile d'avion selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le système mobile est agencé pour que, le dispositif de manoeuvre du volet étant au repos, le dispositif de manoeuvre du déflecteur provoque la sortie de ce dernier vers le haut en laissant immobile le volet. 6. Aile d'avion selon l'une des revendications 3 et 5, caractérisée par le fait qu'unie partie du système mobile reste fixe, par le maintien au repos d'un système de manoeuvre, pour constituer une butée pour le reste du système mobile en déformati on. 7. Aile d'avion selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée par le fait que le système mobile comporte des éléments fixes en permanence par rapport respectivement à l'aile, au déflecteur et au volet, pour constituer des appuis pour sa déformation. 8. Aile d'avion selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée par le fait que le système mobile est constitué par un ensemble de levier bielles et articulations. 9. Aile d'avion selon la revendication 8, caractérisée par le fait qu'au moins deux articulations sont fixées à l'aile, qu'une articulation est fixée au déflecteur et que le volet est solidaire d'un levier calé sur un organe moteur. 10. Aile d'avion selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée par le fait que le système mobile est constitué par un ensemble denté, à chaînes ou engrenages. 11. Aile d'avion selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que le déflecteur occupe toute l'épais- seur de l'air pour fournir des surfaces supérieure et-inférieure d'écoulement de l'air. 12. Aile d'avion selon l'une des revendications 1 à Il, caractérisée par le fait que le déflecteur ne présente qu'une surface supérieure d'écoulement de l'air tandis que l'aile proprement dite est prolongée à l'arrière, sous le déflecteur, jusqu'au voisinage de l'avant du volet.