Brevet FR2181465A1 — publié le 19731207

La présente invention concerne une articulation pour volets de bords de fuite et plus particulièrement une rampe d'aspiration logée dans une cavité qui se démasque à l'intérieur de l'articulation au moment de la cassure des volets d'hypersustentation lors d'un atterrisage par exemple, pour améliorer l'écoulement des filets d'air dans latégion de l'extrados du bord de fuite. On sait que la recherche de l'accroissement de l'angle de braquage des volets d'hypersustentation conduit à prévoir des dispositifs destinés à empêcher la dégradation par viscosité de l'écoulement pariétal le long de la paroi convexe de la voilure. De nombreux dispositifs ont été utilisés à cet effet et l'un des plus courants consiste à alimenter l'écoulement extrados par des fentes prélevant le fluide sain dans la région de l'intrados. Un autre procédé consiste à installer un dispositif cylindrique tournant à la cassure du volet de manière à annuler localement la vitesse de l'écoulement relativement à la paroi. Ce procédé présente toutefois l'inconvénient majeur de demander une grande vitesse de rotation du cylindre tournant rendue nécessaire par les survitesses locales importantes apparaissant dans l'écoulement, que la vitesse périphérique du cylindre doit égaler. Cette vitesse élevée du dispositif cylindrique tournant entrante des vibrations, exige de la puissance et pénalise le devis de poids. Bien que les paramètres d'adaptation très nombreux gouvernent les conditions d'exploitation du procédé selon l'invention, notamment dans les domaines aérodynamique ou hydrodynamique, l'aS- piration au centre de la cavité peut, dans certains cas tels que ceux rencontrés en hypersustentation, présenter une perméabilité longitudinale variable réglée pour permettre une aspiration uniforme dans toutes les sections de la cavité. De plus, la zone de perméabilité peut, de préférence, être orientée dans la direction opposée au bord de fuite fixe de l'ouverture d'extrados.En outre, et lorsque l'axe d'articulation du volet se trouve dans le voisinage de l'axe de révolution de la cavité, on optimise la mise en oeuvre du procédé par le fait que la cavité ne subit plus alors qu'une déformation minimale voire nulle, si ladite cavité a été choisie de section circulaire ou sensiblement circulaire. L'invention fournit une cavité à tourbillon capté d'efficacité équivalente qui élimine les inconvénients de l'art antérieur et autorise des angles de braquage de volets plus importants que ceux réalisés jusqu'ici. s Suivant l'invention on prévoit, à la cassure du volet, une cavité longitudinale de section d'allure circulaire dont ltouver- ture débouchant sur l'extrados, se trouve liée au mouvement de braquage du volet. Dans la région de l'axe longitudina de la cavité on prévoit une rampe d'aspiration destine à produire l'écoulement du type "puits-tourbillon",connu en soi en mécanique des fluides. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, et donnant à titre indicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une cavité à tourbillon capté suivant l'invention les figures 2 et 3 sont des vues analogues détaillées d fonctionnement d'un volet hypersustentateur les figures 4 et 5 sont des vues analogues d'une variante la figure 6 est une vue en perspective du volet de la figure 3 la figure 7 est une vue en perspective partielle montrant schématiquement l'installation d'un volet avec cavité à tourbillon capté sur une voilure d'aérodyne la figure 8 est une vue en perspective partielle montrant un moyen pour produire une perméabilité variable dans la rampe axiale de la. figure 1 la figure 9 est une vue analogue à celle de la figure 7 d'un carénage annulaire muni d'une cavité conforme à l'invention la figure 10 est une photographie réalisée en soufflerie sur un profil sans aspiration la figure il est une photographie réalisée en soufflerie sur un profil avec aspiration par rampe axiale. Sur la figure 1 on voit que le volet de bord de fuite 1 a été articulé sur un axe O lié à la partie fixe 2 de manière à permettre à la cavité désignée dans son ensemble par 10 de rester substantiellement circulaire pendant tout le débattement du volet. Une rampe d'aspiration 3, également centrée sur 0, a été munie d'une fente 4 d'écartement B permettant au fluide d'extrados d'être capté grâce à la dépression maintenue dans cette rampe d'aspiration 3. L'axe de la fente 4 est décalé d'un angle 0, par rapport au bord de fuite 5 de la partie fixe 2, de manière à se trouver situé sensiblement à l'opposé de ce bord. Dans la configuration représentée sur la figure 1 et lorsque le volet 1 se trouve dans la position en pointillé 6, c'est-à-dire à braquage nul, la cavité 10 se trouve entièrement obstruée par la fermeture de l'ouverture A. Dans cette position les filets fluides f1 et f3 se comportent, le long des parois des éléments 2 et 6, de la même manière que si ces éléments étaient d'une seule pièce, sans cavité. 'lorsque le braquage du volet 1 intervient entraînant l'ou- verture A, les filets fluides d'extrados f2 pénètrent dans la cavité 10 puis tourbillonnent et sont captés par la fente 4 de la rampe d'aspiration 3. Le tourbillon longe la paroi mobile 41 de la cavité 10 puis la paroi fixe 42, la géométrie /l'artieulation étant prévue de telle sorte que les parois 41 et 42 se raccordent de façon tangentielle et que la cavité reste sensiblement cylindrique pendant la sortie du volet. Sur la figure 1, l'axe x,O,x' représente la corde du profil de l'aile 2 tandis que4'axe y,O,y' lui est perpendiculaire. Pour assurer l'étanchéité de la cavité et la continuité du profil de l'intrados on voit sur les figures 2 et 3 une glissière 7 qui permet de conserver la continuité du profil dans les configurations de volet braqué ou à braquage nul. Le mécanisme de manoeuvre de cette glissière ressort de l'examen des figures 2 et 3 où l'on voit que le volet 1, sollicité par la tringle de commande 8, articulée sur la chappe 18, entrane,au moyen d'une articulation des tringles 9,11 et 10 fixée sur une chape 13 solidaire de la partie fixe 2, le déplacement de la patte 14 solidaire de la glissière 7. On vcat également que l'étanchéité au niveau de la cavité est obtenue par recouvrement glissant de la paroi fixe 15 de la cavité, de la partie mobile 16 du volet. Le décrochement de raccordement 17 est prévu de manière à ne pas perturber l'écoulement du tourbillon étant donné sa faible importance et sa forme en biseau. Dans la variante de réalisation des figures 4 et 5, on voit que la glissière peut être remplacée par une articulation en genouillère. Selon une telle réalisation, la languette 19 du volet 20 pénètre dans une gorge de tenue 21 et la surface 22 de la paroi interne fixe peut présenter une section spiralée pouvant favoriser l'écoulement du tourbillon. Il est à noter que la déflexion des filets selon la flèche f est peu importante dans la pratique. Sur la figure 8, on voit que la fente B de la rampe 3 peut avoir ses bords 23 non parallèles, de façon telle que B" > B', de même que l'ouverture A. Sur la figure 6 la rampe axiale 3 est reliée par des conduits d'aspiration 24 à un organe de mise en dépression (non représenté) connu en soi. La figure 7 montre une application pratique de l'invention dans le' domaine de l'hypersustentation. Sur cette figure, le volet hypersustentateur 25 est articulé dans le bord de fuite d'une voilure 26 d'aérodyne et la cavité 27 est munie d'une rampe axiale 28 reliée par des canalisations 29 à un organe de mise an dépression 30. La rampe 28 présente Une'fente dont la largeur B est dégressive en se rapprochant de l'emplanture de l'aile. Le calcul montre que si la dépression est branchée à une extrémité du tube, il faut que la largeur de fente varie de façon hyperbolique pour assurer un débit uniformément réparti sur l'envergure. La figure 9 montre une application du procédé conforme à l'invention sur un carénage annulaire 33 pour hélice carénée ou turbo-machine. Sur cette figure la cavité 30 ainsi que la rampe centrale 31 sont annulaires et la rampe centrale est reliée à un organe de mise en dépression 32 également de type connu en soi. Une telle conformation peut avantageusement être utilisée pour accroitre la diffusion d'un jet en sortie de carénage. Les photographies 10 et il réalisées sur un profil à volet dans une soufflerie à fumée, montrent bien que les filets fluides f se comportent de la mme manière qu'avec un cylindre tournant à la même vitesse superficielle qu'eux. 'les filets fi restent collés à extrados du volet et les filets r3' à l'intrados mAeme lorsque ce volet atteint un angle de braquage important, par exemple 600. La cavité à tourbillon capté suivant l'invention peut présenter de nombreux paramètres d.'adaptation en fonction des conditions d'exploitation. C'est ainsi que, selon les cas d'utilisation dans les domaines aérodynamiques ou hydrodynamiques: - la cavité peut être de section circulaire ou de toute autre section compatible avec l'écoulement du tourbillon. - la rampe axiale peut astre également de section circulaire ou de toute autre section permettant l'aspiration du tourbillon de cavité et se trouver située soit coaxialement,soit, plus ge- néralement, dans la région centrale de ladite cavité. - l'articulation du volet peut se situer dans la région centrale de la cavité ou dans la zone de "cassure" dudit volet par exemple en 34. - l'axe longitudinal de cavité peut être rectiligne ou non rectiligne et l'axe de rampe axiale peut lui être parallèle ou non parallèle. - la fente d'admission dans la cavité est variable en fonction de l'incidence du volet et sa largeur est fixe ou progressive longitudinaler3ent. - la zone de perméabilité de rampe axiale est située sensiblement à l'opposé du bord fixe d'extrados de la cavité et se trouve astre de surface sot fixeJsoit évolutive longitudinalement. - le moyen de mise en dépression de la rampe axiale est obtenu par tous moyens appropriés dynamiques ou statiques. Il va de soi que la présente invention a été décrite cidessus à titre indicatif, mais nullement limitatif et que l'on pourra y ilxtroduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini dans les revendications annexées. Rt-VDDiIOtS' 1. Procédé pour empêcher le décollement pariétal de l'extra- dos d'un profil à volet de bord de fuite, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : démasquer une ouverture sur l'ex- trados de la cassure au moment du braquage du volet, établir une aspiration au centre d'une cavité prévue dans l'articulation du volet, cavité sur laquelle débouche ladite ouverture d'extrados de manière à aspirer en tourbillon les filets d'air le long du volet. 2. Cavité à tourbillon capté de volet de bord de fuite, pour la mise an oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie fixe de la voilure formant une première paroi, la partie mobile du volet formant une seconde paroi de la cavité, lesdites première et seconde parois se raccordant pour constituer la délimitation de la cavité. 3. Cavité à tourbillon suivant la revendication 2, caractérisée an ce que lesdites première et seconde parois se séparent lorsque le volet n'est plus dans le prolongement de la voilure fixe pour démasquer sur l'extrados une ouverture débouchant sur la cavité centrale coaxiale de l'articulation, la surface de ladite ouverture étant substantiellement proportionnelle au braquage du volet. 4. Cavité à tourbillon suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le profil de la section de la cavité est d'allure spirale pour favoriser la mise en tourbillon des filets fluides captés. 5. Cavité à tourbillon pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe d'articulation est situé dans la zone de cassure du côté de l'intrados. 6. Cavité à tourbillon pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une rampe d'aspiration dans la région centrale de la cavité, une fente longi tudinare sur la rampe aspirant dans la région centrale de la cavité dans une direction radiale sensiblement opposée à la direction radiale du bord de fuite démasqué sur la cavité lors du braquage du volet. 7. Cavité à tourbillon pour appliquer le procédé-suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la rampe d'aspiration est rectiline. 8. Cavité à tourbillon pour appliquer le procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la perméabilité de la rampe d'aspiration varie le long de la cavité. 9. Cavité à tourbillon pour appliquer le procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que la rampe d'aspiration et la cavité sont toriques. 10. Cavité à tourbillon de volet de bord de fuite selon l'une quelconque des revendications 2,3,6,7 ou 8, caractérisée en ce que la cavité est circulaire et qu'elle comporte une paroi de cavité d'épaisseur constante liée à la partie fixe de la voilure, une paroi circulaire liée au volet mise en glissement sur la face externe de ladite paroi, une glissière d'intrados pour l'étanchéité, un moyen de pivotement du volet autour du centre de la cavité, un jeu de bielles reliées en l'une de leur extrémité au volet d'une part t à la voilure d'autre part et une bielle articulée d'une part sur la bielle solidaire de la voilure et d'autre part sur la glissière, une tringle de commande liée à l'extrémité de la bielle solidaire du volet, l'ensemble étant tel que la glissière conserve l'étanchéité de l'intrados dans toutes les positions de braquage du volet. 11. Cavité à tourbillon de volet de bord de fuite selon l'une quelconque des revendications 4,6,7 ou 8, caractérisée en ce que la cavité est spiralée et qu'elle comporte une gorge circulaire solidaire de la voilure fixe, une languette circulaire solidaire du volet pénétrant la gorge en genouillère, ltensemble étant tel que la languette circulaire conserve l'étanchéité de l'intrados dans toutes les positions de braquage du volet. 12. Cavité à tourbillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la rampe d'aspiration est reliée par canalisation à un moyen de mise en dépression.