Brevet FR2254481A1 — publié le 19750711

L'invention concerne une installation de commande et de stabilisation pour avions à stabilité artificielle, qui possèdent des plans stabilisateurs à l'avantet à l'arrière du fuselage. l'emploi d'une stabilité artificielle dans les avions donne la possibilité d'avoir des plans stabilisateurs d'un type nouveau qui améliorent l'aptitude au vol et les performances de vol. C'est ainsi qu'il est connu par exemple de placer des plans de commande et de stabilisation horizontaux ou verticaux à l'avant du fuselage au lieu de l'arrière. Une autre possibilité réside dans l'installation de plans sta bilisateurs adéquats à l'avant et à l'arrière du fuselage. Les systèmes connus de plans stabilisateurs sur les avions à stabilité artificielle ne donnent pas encore le maximum des avantages aérodynamiques et de technique de vol, car, surtout avec le système de deux plans stabilisateurs verticaux et horizontaux, on ne peut réaliser que d'une manière insuffisante une interaction combinée favorable entre les plans stabilisateurs et les ailes. L'objet de l'invention est, par conséquent, un système de commande et de stabilisation du type précité qui autorise une interaction aérodynamique optimale entre les plans stabilisateurs et les ailes ou les surfaces portantes et qui, en plus, offre des possibilités techniques favorables pour la commande. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait qu'à la partie avant et arrière du fuselage on a disposé respectivement des plans stabilisateurs ou empennages en V qui sont inversés l'un par rapport à l'autre. l'invention permet, entre autres, de charger au mieux les ailes élémentaires dans les cas de vol essentiels sans qu' il se produise des perturbations réciproques. De plus, cette invention garantit une "redondance" des surfaces stabilisatrices élémentaires, c'est-à-dire qu'en cas de défaillance d'une surface de commande, l'avion conserve ses qualités de manoeuvrabilité ainsi que sa stabilité nécessaire. Pour l'efficacité de l'invention il est ainsi essentiel que les plans stabilisateurs avant aient une position en V inversée comme les plans stabilisateurs arrière.Dans le cadre de l'invention, on peut placer sur la partie avant inférieure du fuselage des plans stabilisateurs en V à réglage négatif et à la partie supérieure arrière du fuselage des plans stabilisateurs en V à réglage positif ; il est cependant aussi possible qu'à la-partie avant supérieure du fuselage on ait des plans stabilisateurs en V réglés positivement et à la partie arrière inférieure du fuselage des plans stabilisateurs en V à réglage négatif Conformément à l'invention, l'installation de commande et de stabilisation-doit comporter un régulateur qui actionne les deux plans de stabilisation en V en vue de la commande et de la stabilisation. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple,mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en perspective d'un avion comportant une installation-de commande et de stabilisation selon l'invention la figure 2 est une vue latérale d'un avion à stabilité artificielle également doté de la nouvelle instal latin de commande et stabilisation la figure 3 est une vue en plan de l'avion selon la figure 2 la figure 4 représente des coupes du fuselage de l'avion selon les figures 2 et 3; la figure 5 est un schéma de montage de principe de la commande des mouvements de lacet de l'avion à stabilité artificielle;; la figure 6 est un schéma de montage de principe de la commande des mouvements de tangage de l'avion à stabilité artificielle la figure 7 est un croquis représentant les tourbillons marginaux se produisant sur l'avion Sur les figures ? et 3, le fuselage de l'avion est désigné par 1. Bes références 22 et 2" désignent les surfaces-respectives de l'empennage 2 en V disposé à l'avant du fuselage, tandis que les surfaces respectives de l'empennage 3 en V disposé à l'arrière du fuselage sont désignées par 3t et 3"..4' et 4" sont les ailes ou les surfaces portantes de l'avions On a désigné par 5 la surface d'entrée hachurée de l'aile dans le fuselage (attache des ailes), En ce qui concerne le mode d'faction aérodynamique de l'installation de commande et de stabilisation conforme à l'invention, on se reportera à la figure 7 qui représente une vue frontale de principe de l'avion. Des recherches aérodynamiques récentes ont montré qu'unie voilure écartée on épanouie entratne une aiminution de la résistance induite, si les parties élémentaires de l'aile sont chargées de façon optimale (voir demande de brevet P 21 49 956.9 - 22). Cette con- naissance est utilisée dans le cas de l'installation de stabilisation projetée. La figure 7 montre le principe de l'écarte- ment ou de l'épanouissement des surfaces qui est appliqué dans la nouvelle installation de commande et de stabilisationo Des extrémités des surfaces élémentaires 4' 4" 3 2', 2 et 3', 3" partent, s'il y a charge aérodynamique appropriée, des tourbillons marginaux qui ont une influence réciproque telle que l'al- longement effectif des ailes est augmenté. Dans les avions à stabilité artificielle, il est possible par le choix judicieux de la position du centre de gravité de charger les ailes de façon optimale dans les cas de vol essentiels (manoeuvres en vol, vol à faible vitesse) et- ainsi de mettre à profit l'effet précité de l'écartement des ailes.La nouvelle installation de commande et de stabilisation-permet, outre une amélioration des performances de vol, l'emploi des méthodes de commande modernes comme par exemple la commande directe des forces ascensionnelles et-des forces latérales ou selon la terminologieanglo-sa-so=se b"direct lift control" et le "direct side force control", De plus, avec le nouveau dispositif, on a la garantie d'avoir l'effet dit de redondance des différents empennages, c'est-à-dire qu'en cas de défaillance d'une surface de commande, l'avion conserve ses aptitudes de commande de base (commande des forces ascensionnelles et latérales) ainsi que la stabilité nécessaire0 L'installation de commande et de stabilisation décrite fonctionne suivant le principe de la stabilisation de l'angle d'incidence et de l'angle de dérapage. La figure 5 représente un schéma de montage de principe de la commande des mouvements de lacet de l'avions à stabilité artificielle. L'empennage avant est désigné par 2 et l'empennage arrière par 3. la référence 6 représente le mouvement de lacet de avion d'où résulte un angle de dérapage ss et une vitesse de lacet r. La référence 7 désigne un capteur qui mesure l'angle de dérapage ss, et 8 un gyroscope qui donne la vitesse de lacét r.Le signal d'angle de dérapage ss de l'avion enregistré par le capteur 7 est comparé à la valeur de consigne de pilotage sse qui est délivrée par les pédales 9 et le signal différentiel tss est renvoyé proportionnellement (carré blanc) tout d'abord sur l'empennage avant 2 par llin- termédiaire d'un circuit avance - retard 10,ce qui entrasse un gauchissement des surfaces 2' ét 2", puis envoyé avec un signe contraire proportionnellement (carré blanc) et intégralement (carré hachuré) sur l'empennage arrière 3, ce qui entraîne également un gauchissement en sens contraire des surfaces 3t et 3".Le signal de lacet délivré pan. le gyroscope 8 parcourt en mtme temps un circuit avance - retard 11 et est envoyé immédia- tement après l'empennage arrière 3 proportionnellement avec un signe contraire. Le retour r dessiné sur la figure 5 en traits interrompus sert à la création des caractéristiques nécessaires quasi indifférentes- de l'avion en cas de la fonction de commande directe des forces latérales.De plus, on a représenté sur la figure 5 en traits interrompus-un branchement de signal partant des pédales qui représente une introduction directe de commande sur l'empennage avant 2 et peut provoquer un gauchissement des surfaces 2' et 2". Ce branchement de signal représente une possibilité supplémentaire pour la commande directe des forces latérales et est employée en liaisonaec le retour -r. Les si gnaux # V r ; # V # et # H r, # H # provoquent un changement du mouvement de lacet de l'avion comme cela est représenté par les flèches en 6. Le mode de fonctionnement de la commande detangage est représenté sur le schéma de principe de la figure 6. Les éléments de connexions employés ici sont dé la mtme nature que ceux de la figure 5, 12 représente le mouvement de tangage de l'avion, 13 le capteur d'angle d'-inci- dence, 14 le gyroscope de tangage1 15 et 16 sont respective ment un circuit avance-retard , 2 et 3 sont les empennages avant et arrière et 17 le manche à balai La fonction de la command'e de tangage est analogue à celle de la commande de lacet ; toutefois les si-- gnaux de réglage. provoquent un braquagé dans le m8me ses des surfaces 2', 2" ainsi que des surfaces 3', 3". Les signaux mesurés dans ce cas, au lieu de l'angle de dérapage ss, et de la vitesse de lacet r sont l'angle d'incidence a et la vites se de tangage q. le signal de valeur de consigne ae donné par le pilote part ici du manche à balai 17. Le système de retour q dessiné sur la figure 6 sert ici à la création d'une quasi indifférence concernant le tangage de 1 'avion en vue de l'emploi de la méthode de commande directe des forces ascensionnelles REVENI)ICATION 1. Installation de commande et de stabilisation pour un avion à-stabilité artificielle comportant des plans stabilisateurs à l'avant et à l'arriere du fuselage, caractérisée par le fait qu'à l'avant et à l'arrière du fuselage on a disposé respectivement un système de plans stabilisateurs en V inversés l'un par rapport à l'autre. 2. Installation de commande et de stabilisation suivant la revendication l, caractérisée par le fait qu a la partie avant inférieure du fuselage on a disposé un système de plans stabilisateurs en V à réglage négatif et qu'à la partie arrière supérieure du fuselage on a disposé un système de plans stabilisateurs en V à réglage positif. 3. Installation de commande et de stabilisation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'à la partie avant supérieure du fuselage, on a disposé un système de plans stabilisateurs en V à réglage positif et qu'à la partie arrière inférieure du fuselage on a disposé un système de plans stabilisateurs en V à réglage négatif. 4. Installation de commande et de stabilisation pour un avion à stabilité artificielle suivant l'une quelconque des revezndications 1 à 3, caractérisé par l'existence d'un régulateur de vOl qui actionne les deux systèmes de plans stabilisateurs en V.