Brevet FR2357420A1 — publié le 19780203

L'invention se rapporte à l'aviation et, notamment, aux organes d'é;ii2iige longitudinal des appareils volants. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif prévenant le givrage de la surface aérodynamique de l'appareil volant. Dans l'aviation, l'un des dangers les plus sérieux est le givrage et surtout le givrage de l'empennage horizontal. On connatt des constructions d'empennage horizontal qui comportent une partie de force, un bec et des ensembles de montage (cf. "Avion AH-24, description technique", livre II, page 45, édit. tMachinostroénijé", 1971). Pour la protection contre le givre, le bec de 11 empennage horizontal est réchauffable, étant muni pour cela de canaux par lesquels l'air chauffe est amené vers le côté intérieur du revêtement du bec. Le pilote met en marche le chauffage du bec de l'empennage horizontal. On connait aussi les systèmes antigivre qui sont mis en action automatiquement à partir d'un capteur de formation de glace (cf9 brevet d'invention Etats Unis nO 3.058.305, ci. 60-39.09). Cependant, ces systèmes connus ne sont pas suffisamment fiables, du fait qu'en cas de commande manuelle le pilote peut oublier de les mettre en marche, et en cas de fonctionnement automatique il peut se produire des pannes. Dans la pratique, les pannes des systèmes antigivre sont provoquées par des causes qui sont souvent difficiles à prévoir. L'inconvénient de tous ces systèmes est leur fiabilité insuffisante et, en conséquence, la diminution de la sécurité de vol de l'avion. On connaît un empennage horizontal comportant un volet basculant de bord d'attaque (cf. brevet d'invention Etats Unis nO 3.575.363. cl. 244-13). Ce volet basculant est destiné à augmenter la force d'équilibre de l'empennage et constitue une surface aérodynamique appliquée normalement contre un profil formant avec lui un profil aérodynamique unique et sortant à l'extérieur lors de l'envol et de l'atterissageO La corde du volet constitue 10 à 1796 de la corde de l'aile (cf. "Rapports techniques de TSAGI", nO 4, publication d'usine, pages 7, 23). Dans la position ouverte, ce volet possède une grande résistance aérodynamique et la présence de mécanismes complexes réalisant sa sortie et sa rentrée diminue davantage la sécurité du vol, car la possibilité de pannes de ces mécanismes n'est pas exclue. On connaît aussi les dispositifs prévenant le givrage des appareils aérodynamiques, tels que, par exemple, ceux décrits dans le brevet d'invention Etats Unis 3.356.321, cl. 244-134 21 octobre 1965. Dans le dispositif suivant ce brevet, la surface aérodynamique est exécutée sous forme d'un profil plein, avec sur son bord d'attaque, un élément nettement visible, de section sensiblement ronde, à l'intérieur duquel se trouvent les fentes du dispositif de chauffage. De la sorte, le profil à protéger se présente, en section sous forme d'une pelle dont l'extrémité, plus épaisse, forme un bourrelet là où les conditions de fonctionnement exigent une certaine diminution de l'épaisseur du profil à mesure quton s'éloigne du bord d'attaque. Parmi les inconvénients de ce dispositif, il faut noter sa basse fiabilité qui résulte de la nécessaire présence de systèmes spéciaux (manuels ou automatiques) assurant l'enclen- chement des dispositifs antigivre. Dans la pratique, ces systèmes sont suets à des pannes qui, dans le cas où l'avion se trouve dans une zone de givrage, peuvent causer des catastrophes. En plus, ces systèmes demandent une attention particulière lors de leur utilisation. De plus, le dispositif selon le brevet d'invention des Etats Unis nO 3356321 nécessite un profilage spécial du bord d'attaque de la surface aérodynamique, ce qui nuit à ses caractéristiques. Le but de l'invention consiste à éliminer les inconvénients indiqués des dispositifs connus et à mettre au point un dispositif perfectionné, de prévention du givrage de la surface aérodynamique de l'appareil volant. On s'est proposé, pour cela de modifier la géométrie du bord d'attaque de la surface aérodynamique à protéger de façon à obtenir, au cours du vol, l'apparition de forces mécaniques qui supprimeraient elles-mêmes la formation de la glace sur la surface à protéger. Ce problème est résolu grâce à un dispositif de prévention du givrage d'une surface aérodynamique d'un appareil volant, en particulier de son empennage horizontal, ledit dispositif étant caractérisé, suivant l'invention, par le fait qu'il est réalisé sous forme d'un élément antS$vre disposé le long du bord d'attaque de l'empennage à protéger, ledit élément possédant, en section transversale, un profil aérodynamique et étant placé en avant de l'empennage à protéger, dans une zone ne dépassant pas l'épaisseur de ltempennage, ledit élément antigivre étant situé à une certaine distance du bord d'attaque de l'empennage à protéger, suivant toute la longueur de celui-ci, de sorte qu'entre le bord d'attaque et toute la surface arrière dudit élément il y ait un canal débouchant pour le passage d'un courant d'air accéléré baignant la surface aérodynamique à protéger. Cette solution technique permet d'obtenir l'apparition d'un courant d'air rapide, accéléré baignant d'une manière intense la surface aérodynamique à protéger. La glace, même si elle se forme, se dépose sur la tige étroite de l'élément antigivre, ce qui ne peut pas nuire notablement au travail de la surface aérodynamique principale. En plus, la glace ne peut pas s'accumuler en grand volume sur le secteur étroit de l'élément antigivre, car les morceaux de glace se détachent alors de la surface pendant le vol de l'avion.Il convient de noter une circonstance très importante, à savoir que ledit système écarte d'une manière stre le danger de givrage et augmente la sécurité du vol même sans l'aide de systèmes de chauffage quelconques exigeant, en règle générale, une attention particulière du pilote et des conditions convenables pour leur fonctionnement fiable. Conformément à une autre variante de réalisation de la présente invention, le dispositif antigivre est caractérisé par le fait que ledit élément antigivre a un profil à corde égale à 3 à te la corde de l'empennage à protéger, est placé devant et au-dessous de ce dernier, sous un angle de 30 à 60 par rapport au plan de ses cordes, à une distance de I à 3% de la corde de l'empennage à protéger, devant son bord d'attaque. Cette variante de réalisation de la présente invention préconise les rapports de dimensions optimaux et la géométrie optimale du dispositif antigivre, ce qui permet d'obtenir la sécurité du vol dans des conditions de givrage éventuel, sans altération sensible des caractéristiques aérodynamiques de l'appareil volant. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée en détails par la description d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par le dessin unique annexé qui représente - la figure 1, une vue d'ensemble d'un avion à empennage horizontal muni du dispositif anti-givre proposé - la figure 2, une vue en coupe suivant Il-Il de la figure 1. L'avion 1 (figure 1) comporte un empennage horizontal 2 muni d'un dispositif 3 évitant le givrage. Le dispositif 3 prévenant le givrage (figure 2) comprend un élément antigivre 4 placé devant et au-dessous de la surface frontale 5 de l'empennage protégé. L'élément antigivre 4 possède une surface frontale 6 et une surface arrière 7. Son profil a, en section transversale, une forme aérodynamique à corde 8. La corde 8 de l'élément antigivre 4 est choisie égale à 3 à 8% de la corde de l'empennage protégé L'élément antigivre 4 est choisi égal à 3à8% de la corde de l'empenna- ge protégé. L'élément antigivre 4 est incliné sous un angle 9 de 30 à 600 par rapport au plan des cordes 10 10 del'empennage protégé 2, et est situé à une distance 11 égale à 1à3 de la corde de l'empennage. L'élément antigivre 4 est monté sur l'empennage 2 à l'aide de supports 12. Sur sa partie avant, l'empennage 2 comporte des nervures 13 et un revêtement 14. Du côté intérieur du revêtement 14 sont prévues des enveloppes 15 raccordées à l'aide de Joints d'étanchéité 16 à une conduite 17 d'amenée d'air chaud reliée à une source d'air chaud (non représentée sur le dessin). L'élément antigivre est exécuté creux, son enceinte 18 étant reliée à l'enceinte 20 des enveloppes par des conduites 19 placées dans les supports 12o Lorsque l'avion pénètre dans la zone de givrage, le système antigivre est is en action (par le pilote ou automatiquement). Depuis la source, l'air chaud arrive dans la conduite 17 d'amenée d'air chaud et puis dans l'enceinte 20 des enveloppes et dans l'enceinte 18. Le revêtement 14 de l'empennage et l'élément antigivre 4 sont alors chauffés. Dans ce cas, sont assurées les meilleures caractéristiques de stabilité et de pilotage de l'avion grace à l'absence totale de glace sur l'empennage. En cas de non fonctionnement du système thermique antigivre dans des conditions de givrage, l'élément antigivre 4 devient le siège d'une accumulation intense de glace, mais l'empennage horizontal lui-même est, pendant ce temps, protégé contre le givrage. La fente entre l'élément antigivre et la surface frontale de ltempennage horizontal assure ltécoulement de l'air autour du profil principal et des caractéristiques acceptables de stabilité et de maniabilité. La faible étendue de la surface aérodynamique suppldmen- taire permet de la chauffer par un courant électrique, à l'aide d'air chaud ou par un autre procédé connu. Le choix de la valeur de la corde de l'élément protecteur, égale à 3 à 8% de la corde de l'empennage protégé, est déterminé par le fait qu'avec telles dimensions l'influence de l'élément protecteur sur l'accroissement de la résistance aérodynamique est minimale et peu sssible. En même temps, l'élément protecteur ayant une telle corde assure une protection suffisante de l'empennage. En outre, l'élément protecteur placé sous un angle de 30 à 600 par rapport au plan des cordes de l'empennage protégé, à une distance égale de 1 à 3% de sa corde, devant et audessous de sa surface frontale, assure une protection efficace de l'empennage à tous les angles d'attaque, dans des conditions de givrage, tout en conservant des caractéristiques de stabilité et de maniabilité suffisantes pour la continuation du vol ou pour l'exécution de l'envol ou de l'atterrissage, même en cas de non fonctionnement des systèmes antigivre (thermiques, mécaniques, etc). L'emploi du dispositif de l'invention en combinaison avec les systèmes antigivre connus, par exemple thermiques, assure la sécurité totale du vol dans des conditions de givrage, et exclut les accidents d'avion dus à la formation de givre sur l'empennage. En outre, il est possible d'employer le dispositif proposé sans faire appel aux systèmes antigivre (thermiques, mécaniques et autres). Par exemple, on peut l'employer sur des avions légers, des planeurs, sur lesquels il n'est pas rationnel d'utiliser des systèmes antigivre encombrants, et ce pour des raisons d'économie et de poids. Dans ces cas, l'emploi du dispositif proposé garantit une sécurité de vol complète tout en n'entraînant qu'une augmentation de poids minimale de l'avion (du planeur) et frais d'exploitation minimaux. Ce qui est aussi important, c'est que ltempennage protégé possède dans sa partie frontale un profil aérodynamique mormal, non modifié, que l'élément antigivre présente, en section transversale, un profil aérodynamique et que sa surface arrière forme avec la surface frontale de 1'empennage protégé une fente débouchante pour le passage d'un courant d'air accéléré audessus de la surface protégée de l'empennage. Quand l'avion pénètre dans une zone de givrage, la glace se forme sur la surface frontale de l'élément protecteur, et lorsque son épaisseur atteint une certaine valeur, elle est enlevée de cette surface par le courant opposé, tandis que le courant d'air accéléré formé au-dessus de la surface portante de l'empennage empoche les dépôts importants de glace sur celleci. C'est pourquoi, même lorsque les systèmes antigivre ne fonctionnent pas, les caractéristiques de stabilité et de maniabilité de l'avion restent acceptables, ce qui permet d'effectuer en toute sécurité l'envol ou l'atterrissage de l'avion dans des conditions de givrage. Bien'entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 10 Dispositif de prévention du givrage de la surface aérodynamique de l'appareil volant, en particulier de son empennage horizontal, du type comportant un élément antigivre de forme allongée disposé le long de la surface frontale de l'empennage à protéger, caractérisé en ce que la partie frontale de l'empennage à protéger possède un profil aérodynamique normal, non modifié, et que l'élément antigivre, présentant lui aussi, en section, un profil aérodynamique, est placé devant ltempennage à protéger dans une zone ne dépassant pas l'épaisseur de ce dernier à une certaine distance de la surface frontale dudit empennage, suivant toute la longueur de celuici, une fente débouchante étant prévue entre ladite surface frontale et toute la surface arrière de l'élément antigivre pour le passage d'un courant d'air accéléré baignant ladite surface frontale aérodynamique normale de l'empennage à protéger. 20 Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément antigivre a un profil dont la corde est égale à 3 à 8% de la corde de l'empennage à protéger et est placé devant et au-dessous de ce dernier, sous un angle de 30 à 600 par rapport au plan de ses cordes, à une distance égale à 1 à 3% de la corde de l'empennage à protéger, devant son secteur frontal ou bord d'attaque.