Brevet FR2233228A1 — publié le 19750110

La présente invention concerne un feu de position pour avicn supersonique, devant déboucher dans le becquet du bord d'attaque d'une aile, comprenant une source démission d'un faisceau de rayons lumineux parallèles et un système dioptrique de l'extremité avant duquel émerge un faisceau de rayons lumineux d'intensité variant suivant leur angle de sortie. On connait des feux de position ou anticollision qui font saillie hors de la peau des ailes d'avions. Compte tenu de la vitesse d'un avion supersonique, de tels feux sont générateurs de tourbillons préjudiciables aux qualités aérodynamiques de 1 'avion. Par ailleurs, l'incorporation totale des feux dans les ailes n'a pas, jusqu'à présent, été réalisée de façon satisfaisante en raison de la place réduite disponible dans ces ailes dont le profil est très étroit à proximité du bord d'attaque. L'invention permet de supprimer les inconvénients ci-dessus. te feu de position tel que défini plus haut est caractérisé selon l'invention par le fait que ledit système dioptrique est réalisé en un matériau solide transparent et qutil présente successivement (les termes avant, arrière, supérieur, inférieur, latéral et vertical étant utilisés en référence à la position qu'il occupe une fois monté dans l'aile et par rapport à la position et le plan de vol de l'avion), d'arrière en avant, c'est-à-dire en par; tant de l'extrémité dans laquelle pénètrent lesdits rayons lumineux parallèles: a) à son extrémité frontale arrière, deux surfaces utiles attenantes d'entrée de rayons lumineux, celles-ci étant des surfaces courbes sensiblement cylin driques, convexes et convergentes à génératrices sensiblement droites et parallèles, et sensiblement perpendiculaires audit bord d'attaque, surfaces partant de génératrices marginales latérales et se rejoignant dans une gé nératrice commune, cependant que les plans tangents aux dites surfaces au niveau des deux génératrices marginales forment avec les rayons lumineux parallèles un angle tel que l'intensité du faisceau lumineux émergeant vers l'avant soit maximale dans le plan de vol b) deux surfaces latérales de réflexion totale, sensiblement planes et verti cales, et dirigées sensiblement d'arrière en avant c) deux surfaces courbes terminales avant, l'une supérieure et l'autre infé rieure, qui coincident respectivement avec les surfaces terminales conver gentes avant de l'extrados et de l'intrados de l'aile. in outre, les courbures desdites surfaces utiles et terminales avant, ainsi que les positions relatives desdites surfaces utiles, desdites surfaces latérales de réflexion totale et desdites surfaces terminales avant sont telles que les rayons lumineux parallèles pénétrant dans une surface utile sont réfractés vers la surface latérale située du mime côté dudit système. Gette surface latérale les réfléchit vers lesdites surfaces terminales avant où, pour les incidences inférieures à l'angle limite, les rayons réfléchis par les surfaces latérales traversent lesdites surfaces terminales avant et, pour les incidences supérieures à l'angle limite, sont réfléchis par l'une des surfaces terminales vers l'autre qu'ils traversent. Avantageusement, les sections transversales dudit système dioptrique et dudit faisceau de rayons lumineux parallèles sont sensiblement rectangulaires, la section rectangulaire de ladite extrémité frontale arrière de ce système correspondant de préférence sensiblement à celle-dudit faisceau. Lesdites surfaces utiles attenantes sont avantageusement constituées de surface elliptiques et de préférence les surfaces latérales du système dioptrique convergent vers l'avant. Dans une forme de réalisation intéressante, la source d'émission du faisceau de rayons lumineux parallèles comprend un dispositif connu en soi et comportant un miroir elliptique et un miroir sphérique annulaire raccordés l'un à l'autre. Une source de lumière est placée à la fois au centre de ce -dernier et à l'un des foyers du miroir elliptique, de telle sorte que le flux lumineux émis dans toutes les directions par ladite source de lumière est focalisée dans l'autre foyer B. Dans ce cas et selon l'invention, la source d'émission du faisceau de rayons lumineux parallèles comporte un système dioptrique transformant lesdits rayons focalisés en F en un faisceau de rayons lu mineux parallèles d'une section adaptée sensiblement à celle de ladite section rectangulaire de ladite extrémité frontale arrière du premier système dioptrique. Le second système dioptrique ci-dessus, c'est-à-dire celui de la source d'émission du faisceau-de rayons lumineux parallèles, comprend avantageusement une lentille qui peut avoir différentes formes. ainsi, son dioptre d'entrée peut être sphérique et avoir pour centre ledit foyer F, son dioptre -de sortie étant sensiblement un ellipsolde de révolution. Son dioptre d'entrée peut également être un hyperbololde de révolution, son dioptre de sortie étant alors une surface plane. Toujours selon l'invention et dans le but d'obtenir à la sortie de ladite source d'émission un faisceau de rayons lumineux parallèles dont la section présente une forme ovalisée qui se rapproche de celle de la section transversale rectangulaire arrière du- premier syst-ème dioptrique, la lentille peut être associée à un prisme dont l'un des deux dioptres plans est suffi samment incliné par rapport à l'axe des miroirs et du dioptre d'entrée de la lentille pour que la section du faisceau de rayons parallèles sortant du dioptre de sortie du prisme ait sensiblement la forme d'une ellipse adaptée approximativement à la dite section rectangulaire, ledit axe formant alors un angle avec celui dudit faisceau de rayons parallèles. Le dioptre incliné du prisme ci-dessus est avantageusement le dioptre de sortie de celui-ci. Ceci permet de réaliser le prisme et la lentille en une seule pièce, ké dioptre de sortie de la lentille et le dioptre d'entrée du prisme se confondant dans ce cas. L'invention sewa bien comprise à la lecture de la description détaillée suivante qui se réfère aux dessins annexés. Ceux-ei représentent à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un feu de position selon l'invention monté dans la partie avant d'une aile en delta d'un avion supersonique. La figure 2 montre ce feu de position, vu de dessus à l'arrière et en coupe horizontale I'aant. La figure 3 représente, vueen coupe verticale, une autre forme de réalisation d'un feu de position selon l'invention. La figure 4 montre, vue en plan, la partie avant de l'aile au niveau du feu de position, la moitié supérieure gauche de cette partie étant représentée en coupe horizontale. te feu de position représenté à titre d ' exemple de réalisation sur les figures 1 et 2 est monté dans la partie avant d'une aile en delta d'un avion supersànique et comporte essentiellement une source d'émission de rayons lumineux parallèles 1 et un premier système dioptrique 2 dont 1 'extrémité avant débouche dans le becquet de l'aile. La source d'émission 1 se compose d'une chambre réfléchissante 3 contenant une source de lumière 4 et d'un second système dioptrique constitué par une lentille 5, un filtre anticalorique 6 et un faisceau de fibresropti- ques 7. La chambre réfléchissante 3 comprend un miroir elliptique 8 et un miroir sphérique annulaire 9raccordés l'un à l'autre. te filament de la source de lumière 4 est situé à la fois au centre du miroir sphérique 9 et au foyer d'ellipse le plus rapproché du miroir elliptique 8. De cette façon, le flux lumineux émis dans toutes les directions par la lampe 4 est focalisé dans l'antre foyer P du miroir elliptique, comme laindique les flèches de rayons lumineux, à travers l'orifice central du miroir sphérique annulaire. Le dioptre d'entrée sphérique 10 de la lentille 5 a pour centre le foyer F. Son dioptre de sortie Il est un ellipsoMde de révolution dont l'excentricité est égale à l'inverse de l'indice de réfraction moyen du verre pour la longueur d'onde moyenne correspondant aux coordonnées trichromatiques de la lumière émergente.Les rayons issus du foyer F traversent l'intérieur de la lentille et sont réfractés au niveau du dioptre de sortie Il pour en sortir orientés parallèlement à l'axe de révolution 12 de l'ellipsoide. Bien entendu, une orientation parallèle parfaite n'existerait que dans le cas où la source lumière 4 serait ponctuelle et, dans le cas d'un filament, il est inévitable qu'une très faible partie des rayons ne soient pas absolument parallèles à l'axe de révolution de l'ellipsoide dioptre 11. En aval de la lentille 5 est monté l'écran ou filtre anticalorique 6 protégeant les fibres optiques 7 des rayons calorifiques susceptible de les détériorer. La couleur, par exemple verte ou rouge, de la lumière émergeante peut être obtenue au moyen d'une pellicule transparente colorée recouvrant le filtre anticalorique 6. Les miroirs 8 et 9, la lampe 4, la lentille 5 et le filtre 6 sont montés de façon connue en soi dans un boitier 13 en métal léger constitué par deux parties séparables présentant extérieurement des nervures de refroidissement. Ce bottier comporte également des pattes de fixation 14 permettant de fixer la partie arrière du feu de position sur une plaque ou porte 15 recouvrant un orifice d'accès ménagé dans l'intrados 16 de limite. Le bottier 13 est relié au premier système dioptrique 2 par un conduit de lumière sous forme d'un tube 17 contenant le faisceau de fibres optiques 7. Ronde et d'un diamètre correspondant sensiblement à celui du faisceau de rayons parallèles sortant de la lentille 5, la section du faisceau de fibres optiques s'aplatit progressivement pour se transformer en rectangle à l'extrémité du tube 17 faisant face à l'extrémité frontale arrière du premier système dioptrique 2, ce rectangle correspondant à la section de cette extrémité frontale. Le faisceau de fibres optiques constitue ainsi un dispositif conformateur permettant de transmettre pratiquement la totalité du flux lumineux engendré par la lampe 4 au premier système dioptrique 2. Situé à l'extrémité frontale arrière du système 2, le dioptre d'en- trée de ce dernier est composé de deux surfaces elliptiques attenantes 18 et 19, convexes et convergentes à génératrices sensiblement droites, parallèles et sensiblement perpendiculaires au bord d'attaque 20 de l'aile. Ces surfaces partent de génératrices marginales latérales 21 et 22 et se rejoignent dans une génératrice commune 23. L'angle que les plans tangents aux surfaces 18 et 19 forment avec les rayons lumineux parallèles au niveau des deux génératrices marginales 21 et 22 est choisi de telle sorte que l'intensité du faisceau lumineux émergeant vers l'avant de l'aile soit maximaledans le plan de vol. Deux surfaces latérales de réflexion totale 24 et 25, planes, verticales et dirigées de façon légèrement convergente vers l'avant succèdent vers l'avant au dioptre d'entrée 18, 19 à peu de distance de celui-ci. Le premier système dioptrique 2 se termine au niveau de 1 'extrémité avant des surfaces 24 et 25 par deux surfaces courbes terminales avant 26 et 27, l'une inférieure 26 et l'autre supérieure 27, qui coïncidait respectivement avec les surfaces courbes terminales convergentes avant de l'intrados 16 et de l'extrados 28 de l'aile. Les courbures des surfaces élliptiques 18 et 19 et tarrinaies avant 26 et 27, ainsi que les positions relatives des surfaces 18 et 19, des surfaces latérales 24 et 25 et des surfaces terminales avant 26 et 27 sont telles que les rayons lumineux parallèles pénétrant dans une surface elliptique sont réfractés vers la surface latérale située du même coté, qui les réfléchit vers les surfaces terminales avant où, pour les incidences inférieures à Angle limite, les rayons réfléchis par les surfaces latérales traversent les surfaces terminales avant et, pour les incidences supérieures à l'angle limite, sont réfléchis par l'une des surfaces terminales vers l'autre qu'ils traversent. Les Blèches représentées font ressortir le trajet des rayons tel qu'il vient d'être exposé. La flèche 29 indiquant la direction de vol par rapport au bord d'attaque 20 montre que le feu de position représenté est celui de l'aile gauche de l'avion. Bans son principe général, la forme de réalisation représentée sur la figure 3 est identique à celle qui vient d'être décrite. La différence réside dans le dispositif permettant d'adapter un faisceau cylindrique de rayons parallèles à la section rectangulaire de l'extré- mité frontale arrière du premier système dioptrique 2. La lampe à filament 4 alimentée par l'intermédiaire d'un transformateur 30 est scellée dans le fond d'un miroir elliptique en verre 8 solidaire d'un culot 31 Ce miroir est monté de façon amovible sur un boitier à nervures 32 contenant le miroir sphérique annulaire 9 en métal léger. Le boitier 32 est fixé par sa semelle 33 sur la porte 15. Comme le montre la figure 3, l'axe de révolution 12 des miroirs est incliné par rapport au plan médian 34 de l'aile. Le second système dioptrique 35 monté dans le boitier 32 présente un dioptre d'entrée 36 ayant la forme d'un hyperboloide de révolution autour de l'axe 12, dont l'excentricité est égale à l'indice de réfraction moyen du verre pour la longueur d'onde moyenne correspondent aux coordonnées trichromatiques de la lumière émergeante. Les rayons issus du foyer F (Figure 1) et incidents sur ce dioptre sont transmis parallèlement à l'axe de révolution 12 à l'intérieur du système dioptrique 35.Le dioptre de sortie 37 est plan et suffisamment incliné par rapport à l'axe 12 pour que la section du faisceau de rayons parallèles sortant de cé dioptre ait sensiblement la forme d'une ellipse inscrite dans le rectangle de la section de l'extrémité--frontale arrière du premier système dioptrique 2. Ce dioptre 37 est recouvert d'une pellicule transparente colorée en fonction de la couleur désirée du faisceau lumineux émergeant. Un conduit de lumière sous forme d'un tube 38 à parois intérieures réfléchissantes prolonge vers l'avant le boîtier 32. il est évident que l'axe longitudinal médian 39 de ce tube doit être parallèle aux rayons sortant du dioptre de sortie plan 37. La section du tube peut être elliptique ou, en vue d'une simplification d'exécution, rectangulaire. De toutes façons, sa section sera adaptée à celle du faisceau de rayons parallèles et à la section rectangulaire de l'extrémité frontale arrière du système dioptrique 2. L'extrémité avant du tube 38 est équipée d'un joint d'étanchéité antipoussière 40 venant s'appliquer par une lèvre souple contre le bord d'un logement 41 contenant le système dioptrique 2 et ménagé dans un support amovible 42 venant s'adapter sur une ouverture 43 pratiquée dans le becquet de l'aile (Figures 3 et 4). Comme on le voit sur la figure 3, les axes 12, 34 et 39 ne sont pas alignés mais forment des angles entre eux. Le support 42 présente une partie courbe enrobant le becquet au niveau de l'ouverture 43 et dont la surface extérieure correspond exactement aux extrémités avant de l'intrados et de extrados de l'aile. Le logement 41 est limité latéralement par deux parois 44 et 45 reliant les éléments supérieur 46 et inférieur 47 de ladite partie courbe. Le premier système dioptrique 2 est collé par ses surfaces planes latérales 24 et 25 sur les parois 44 et 45 et par ses surfaces supérieure et inférieure sur des parties des éléments 46 et 47 épaissies au niveau du logement 41. Un épaulement latéral 48 du système dioptrique 2 vient en appui vers l'arrière contre une vis ou broche 49 traversant la paroi 44. Des broches de positionnement 50-et 51 solidaires du support 42 et pénétrant dans des manchons d'étanchéité 52 et 53 fixés dans une bride 54 du tube 36 permettent d'aligner correctement ce dernier et le logement 41. Enfin, une fenêtre 55 dans laquelle s'adaptent rigoureusement les surfaces terminales avant 26 et 27 du système dioptrique 2 est ménages dans la partie; médiane avant du support 42. + te feu de position selon'l'invention et notamment ceux qui viennent d'être décrits et ont été représen*és à l'échelle i/i sur les dessins sont non seulement très efficaces, mais ils sont les premiers, depuis ltappazition des avions supersoniques à ailes minces en delta, qui sont capables, même montés en bout draille, d'émettre un signal répondant au moins aux prescriptiofla en vigueur. il s'agit notamment des prescriptions définies par l'organisation de l'aviation Civile Internationale (I.C.A.O. ou O.A.C.I.) dans l'annexe 8 à la "Convention Relative à l'Aviation Civile Internationale", au paragraphe nMéthode acceptable de conformité - Feux de position (y compris les feux anticollision)" en pages 57 à 62 de la 5ème édition française du mois d'avril 1962. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans quton s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. Ainsi par exemple, le dispositif permettant d'adapter le faisceaux de rayons parallèles à la section rectangulaire de l'extrémité frontale arrière du système dioptrique 2 pourrait être supprimé dans les cas où on pourrait accepter de laisser inutilisée une partie du flux lumineux émis par la lampe. REVENDICATIONS 1 - Feu de position pour avion supersonique, devant déboucher dans le becquet du bord d'attaque d'une aile, comprenant une source d'émission d'un faisceau de rayons lumineux parallèles et un système dioptrique de l'extrémité avant duquel émerge un faisceau de rayons lumineux d'intensité variant suivant leur angle de sortie, caractérisé par le fait que ledit système est réalisé en un matériau solide transparent et qutil présente successivement (les termes avant, arrière, supérieur, inférieur, latéral et vertical étant utilises en référence à position qu'il occupe une fois monté dans l'aile et par rapport à la position et le plan de vol de l'avion), d'arrière en avant, c'est-à-dire en partant de l'extrémité dans laquelle pénètrent lesdits rayons lumineux parallèles a) à son extrémité frontale arrière, deux surfaces utiles attenantes d'entrée de rayons lumineux (18 et 19), celles-ci étant des surfaces courbes sensi blement cylindriques, convexes et convergentes à génératrices sensiblement droites et parallèles, et sensiblement perpendiculaires audit bord d'atta que (20), surfaces partant de génératrices marginales latérales (21 et 22) et se rejoignant dans une génératrice commune (23), cependant que les plans tangents auxdites surfaces au niveau des deux génératrices marginales for ment avec les rayons lumineux parallèles un angle tel que l'intensité du faisceau lumineux émergeant vers l'avant soit maximale dans le plan de vol b) deux surfaces latérales de réflexion totale (24 et 25), sensiblement planes et verticales, et dirigées sensiblement d'arrière en avant c) deux surfaces courbes terminales avant (26 et 27), l'une supérieure (27) et l'autre inférieure (26), qui coïncident respectivement avec les surfaces terminales convergentes avant de l'extrados et de l'intrados de l'aile les courbures desdites surfaces utiles (18 et 19) et terminales avant (16 et 17), ainsi que les positions relatives des surfaces utiles (18 et 19) desdites surfaces latérales (24 et 25) de réflexion totale desdites surfaces terminales avant (26 et 27) étant telles que les rayons lumineux parallèles pénétrant dans une surface utile (18, 19) sont réfractés vers la surface latérale (24, 25) située du meme côté dudit système, surface latérale qui les réfléchit vers lesdites surfaces terminales avant où, pour les incidences inférieures à l'angle limite, les rayons-réfléchis par les surfaces latérales traversent lesdites surfaces terminales avant et, pour les incidences supérieures à l'angle limite, sont réfléchis par l'une des surfaces terminales vers l'autre qu'ils traversent-. 2 - Feu de position selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les sections transversales dudit système dioptrique (2) et dudit faisceau de rayons lumineux parallèles sont sensiblement rectangulaires. 3 - Feu de position selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la section rectangulaire de ladite extrémité frontale arrière dudit système (2) correspond sensiblement à celle dudit faisceau. 4 - Feu de position selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdites surfaces utiles (18 et 19) sont constituées de surfaces elliptiques. 5 - Feu de position selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que lesdites surfaces latérales (24 et 25) convergent vers l'avant. 6 - Feu de position dont la source d'émission d'un faisceau de rayons lumineux parallèles comprend un miroir elliptique et un miroir sphérique annulaire raccordés l'un à l'autre, une source de lumière étant placée à la fois au centre de ce dernier et à I 'un des foyers du miroir elliptique, de telle sorte que le flux lumineux émis dans toutes les directions par ladite source de lumière soit focalisée dans l'autre foyer F, feu de position selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite source d'émission d'un faisceau de rayons lumineux parallèles comporte un système dioptrique (5 et 7 ou 35) transformant lesdits rayons focalisés en F en un faisceau de rayons lumineux parallèles d'une section adaptée sensiblement à celle de ladite section rectangulsre de ladite extrémité frontale arrière. 7 - Feu de position selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le système dioptrique de ladite source d'émission comprend une lentille (5 ou 35). 8 - Feu de position selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le dioptre d'entrée (io) de ladite lentille (5) est sphérique et a pour centre ledit autre foyer F, et que le dioptre de sortie (11) est sensiblement un ellipsoide de révolution. 9 - Feu de position selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le dioptre d'entrée (36) de ladite lentille (35) est un hyperbololde de révolution et le dioptre de sortie (37) une surface plane. 10 - Feu de position selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que ladite lentille (35) est associée à un prisme dont l'un des deux dioptres plans est suffisamment incliné par rapport à l'axe (12) des miroirs (8 et 9) et du dioptre d'entrée (36) de la lentille (35) pour que la section du faisceau de rayons parallèles sortant du dioptre de sortie (37) du prisme ait sensiblement la forme d'une ellipse adaptée approximativement à ladite section rectangulaire de ladite extrémité frontale arrière, ledit axe (12) formant un angle avec celui dudit faisceau de rayons paralleles sortant du dioptre (37). Il - Feu de position selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dioptre incliné du prisme est le dioptre de sortie (37) de celuici. 12 - Feu de position selon les revendications 9, 10 et 11 considérées dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le dioptre de sortie de la lentille et le dioptre d'entrée du prisme se confondent, ladite lentille et ledit prisme formant une seule pièce (35). 13 - Peu de position selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé par le fait qu'un dioptre plan du prisme est recouvert d'une pellicule transparente colorée en fonction de la couleur désirée dudit faisceau lumineux émergeant vers l'avant. 14 - Feu de position selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que ledit système dioptrique (2) à surfaces courbes terminales avant est aligné dans le prolongement vers l'avant dudit faisceau de rayons lumineux parallèles. 15 - Feu de position selon ltune des revendications 10 à 13, caractérisé par le fait que l'axe médian longitudinal (34) du système dioptrique présentant lesdites surfaces utiles (18 et 19) forme un angle avec l'axe (39) dudit faisceau de rayons parallèles. 16 - Feu de position selon l'une des revendications 6 à 14, caractérisé par le fait que ledit système dioptrique (1) de ladite source d'émission (3, 4, 8 et 9) comporte un faisceau de fibres optiques (7). 17 - Feu de position selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que la source d'émission (4, 8, 9 et 35) d!un faisceau de rayons lumineux parallèles est reliée au système dioptrique (2) présentant lesdites deux surfaces utiles attenantes par un tube (38) à surface intérieure réfléchissante constituant un conduit de lumière pour ledit faisceau de rayons parallèles.