Brevet FR2473466A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne généralement un avion à voilure fixe, du type à surfaces portantes, généra- trices de force ascensionnelle, placées en tandem, comprenant des ailes principales de préférence monoplanes, fixées en un point intermédiaire du fuselage et un empen- nage horizontal à au moins un plan stabilisateur fixe, monté à l'arrière dudit fiselage. Plus particulièrement, l'invention a essentiellement pour objet des perfection- nements à des avions du genre précité et elle se rapporte aussi aux diverses applications et utilisations résultant de sa mise en oeuvre ainsi qu'aux avions, aéro- dynes à moteur et appareils de locomotion aérienne qui en sont pourvus. Dans les avions connus de l'état de la technique antérieure comportant une voilure principale et un empennage horizontal à gouverne de profondeur sélective- ment réglable, le vol en piqué produit, notamment sur les avions de grande longueur, un fort moment longitudi- nal et l'équilibre est maintenu par l'empennage horizon- tal au moyen d'une force aérodynamique opposée à la por- tance de l'avion. La portance négative de l'empennage horizontal doit être compensée en exerçant, sur la voilure, une portance supplémentaire d'o résulte une augmentation des charges sur la voilure et, par conséquent, du poids de cette dernière (en raison d'un renforcement de struc- ture ainsi nécessité pour obtenir une résistance mécanique satisfaisante). Ces charges aérodynamiques additionnelles sur la voilure occasionnent, à leur tour, des traînées plus élevées et réduisent ainsi le domaine de vol par le déplacement de la limite d'apparition du phénomène connu sous le nom de buffeting. Les inconvénients précités sont inhérents aussi bien aux vols rapides qu'aux vols à de faibles vitesses. L'invention a donc principalement pour but de supprimer ces inconvénients en particulier mais non exclusivement sur les avions relativement longs et, à cet effet, l'avion conforme à l'invention est caractérisé ence qu'il comporte, en plus des deux surfaces portantes précitées constituées respectivement par les ailes prin- cipales et l'empennage horizontal, une troisième surface portante, c'est à dire génératrice--de force ascensionnnelle, montée sur le fuselage en étant disposée en tandem avec les deux autres surfaces portantes précitées et constituée par un empennage canard situé à l'avant du centre de gravité de l'avion. Grâce à cette disposition, constituée par une combinaison nouvelle de moyens connus en soi, la force d'équilibre aérodynamique, a produire au niveau de l'empennage horizontal, devient positive,ce qui permet de délester la voilure en réduisant les charges subies par celle-.ci. Le plus souvent, le plan stabilisateur fixe d'em- pennage horizontal est muni d'au moins une gouverne mobile de profondeur et, selon une autre caractéristique de l'invention, ce plan stabilisateur fixe est à position relative, au moins en orientation angulaire, sélectivement variable, de manière à être susceptible d'un braquage par réglage commandé,éventuellement automatique en fonction des conditions de vol, pour être ainsi adaptables à toute configuration de vol ou d'évolution de l'avion. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'empennage canard précité se compose, de chaque côté du fuselage, d'un plan fixe canard et d'une gouverne mobile de bord de fuite. Dans un avion pourvu de dispositifs de commande de vol complémentaires pour volsà basse vitesse, et comportant notamment au moins un volet hypersustentateur et / ou un bec de bord d'attaque sur chaque aile principale, l'invention prévoit que chaque gouverne de bord de fuite de l'empennage canard précité est asservie à la position relative actuelle dudit volet hypersustentateur et / ou dudit bec de bord d'attaque, de façon que le mouvement de braquage de gouverne soit conjugué'automatiquement avec le déplacement ou braquage dudit volet hypersusten- tateur et / ou dudit bec de bord d'attaque. Ces dispositions sont avantageuses par le fait que, grâce à l'empennage canard etàses volets ou gouverres de bord de fuite réglables, il devient possible à l'avion de voler dans toutes les configurations de croisière avec un angle d'incidence optimal pour chacune de ses trois surfaces portantes précitées. En particulier, le préréglage de l'empennage canard en conjugaison avec le braquage des volets hypersustentateurs d'aile principale permet à l'avion d'évoluer de façon satisfaisante en vol à basse vitesse. Grâce à cettre accroissement de portance, ainsi obtenu sur l'empennage canard, les performances de vol notamment au déccUage et à l'atterrissage de l'avion sont sensiblement améliorées. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci appa- raitront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs illustrant un mode de réalisation spéci- fique actuellement préféré de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en perspective d'un gros avion de transport équipé du perfectionnement conforme à l'invention: - la figure 2 représente un schéma synoptique fonctionne d'un exemple d'exécution d'un système de serve-commande de gouverne de bord de fuite de l'empennage canard à asservissement en position par exemple en chaîne ouverte 247.3466 aux angles de braquage respectifs des volets hypersus- tentateur et des becs de bord d'attaque de la voilure principale; et - la figure 3-est une vue semblable à la figure 1 d'une variante d'exécution o l'angle de braquage de la gouverne de bord de fuite de l'empennage canard est asser- vi, en chaine ouverte, à la fois aux angles de braquage précités et à l'angle d'incidence de l'avion ou-à son nOmbre de Mach ou à sa vitesse de vol. Selon la forme de réalisation représentée sur la figure 1, l'avion comporte un fuselage 1 en particulier relativement long,muni d'ailes principales 2 à volets hypersustentateurs 3 et à becs de bord d'attaque réglables 4, d'un empennage horizontal arrière 5 ayant, de chaque côté, un plan stabilisateur fixe 6 dont le bord de fuite est pourvu d'une gouverne mobile de profondeur 7, et, enfin à la partie avant du fuselage, d'un empennage canard 8 comportant, de chaque côté, un plan fixe canard 9 à position relative notamment angulaire invariable et dont le bord de fuite est muni d'une gouverne ou d'un aileron mobile 10. Chaque plan stabilisateur fixe 6 de l'empennage horizontal 5 est avantageusement à position relative ou orientation angulaire sélectivement réglable en vol pour compenser les moments longitudinaux stationnaires tandis que sa gouverne de profondeur est génératrice de moments longitudinaux de commande. Chaque gouverne de bord de fuite 10 de l'empennnage canard 8 a son mouvement de débattement angulaire conjugué avec le déplacement des volets hypersustentateurs 3 des ailes principales 2, en particulier en fonction de la course de sortie de ces volets, de-façon que le mouvement des volets hypersustentateurs 3 provoque ou entraîne automatiquement celui des gouvernes 10 dans un rapport prédéterminé de corrélation cinématique mutuelle. Le mouvement de chaque gouverne 10 d'empennage canard peut aussi être dépendant de celui des becs mobiles de bord d'attaque 4 des ailes principales 2 et, cela, soit isolément ou séparément, soit en combinaison ou en superposition avec le mouvement des volets hypersusten- tateurs 3. Une telle coordinationentre les gouvernes 10 d'empennage canard et les volets hypersustentateurs 3 et/ ou les becs de bord d'attaque des ailes 2, est réali- sée au moyen d'un système d'asservissement notamment en position, lequel peut être à chaine soit ouverte (sans boucle de régulation) ou fermée (avec boucle de réaction). La figure 2 représente symboliquement le schéma synoptique fonctionnelle d'un exemple de réalisation d'un tel système d'asservissement qui comporte essentiel- lement un calculateur de bord 11 de nature ou de conception avantageusement électronique présentant par exemple: - d'une part, au moins deux entrées pour les grandeurs physiques de consigne destinées à imposer une loi déterminée de variation à une grandeur à régler; c'est ces grandeurs de consigne étant constituées ici respec- tivement par la valeur principale u de l'angle de braquage des volets hypersustentateurs 3 et par la valeur principale v de l'angle de braquage des becs de bord d'attaque 4; et - d'autre part, une sortie pour la grandeur à régler qui est ici l'angle z de braquage des gouvernes de bord de fuite 10 de l'empennage canard se traduisant par un ordre de commande transmis aux organes de réglage ou servo-moteuimd'actionnement des gouvernes 10. Grâce à ces dispositifs de commande de vol complémentaires pour vol à basse vitesse, les performances de vol en 24 73466 particulier au décollage et à l'atterrissage sont sensiblement accrues. L'avion étant pourvu de dispositifs de commande de vol complémentaires pour toutes les phases de vol, des moyens peuvent être prévus pour influencer la stabilité longitudinale de l'avion. Une telle action utile peut être obtenue à l'aide d'une conjugaison de la commande de débattement des gouvernes de bord de fuite 10 de l'empennage canard 8 avec l'angle d'incidence (non repré- senté) de l'avion. A cette conjugaison peut être super- posé avantageusement un braquage de la gouverne 10 en fonction dinombre de Mach ou de la vitesse de vol de l'avion. Le schéma synoptique fonctionnel d'un tel système d'asservissement de la gouverne 10 d'empennage canard à l'angle d'incidence et éventuellement au nombre de Mach ou à la vitesse de vol est illustré par la figure 3 représentant une variante d'exécution spécifique de la disposition précitée. Sur cette figure, le calculateur de bord 11 comporte, d'une part, trois entrées respecti- vement w pour l'angle d'incidence (ou le nombre de Mach ou la vitesse de vol), u pour l'angle de braquage des volets hypersustentateurs-3 et v pour l'angle de braquage des becs de bord d'attaque 4 ainsi que, d'autre part, la sortie précitée z pour l'angle de braquage de la gouverne 10 d'empennage canard. Selon une variante d'exécution non représentée, l'angle de braquage des gouvernes de bord de fuite 10 de l'empennage canard 8 peut être asservi à la position relative notamment angulaire du plan stabilisateur réglable 6 de l'empennage horizontal arrière 5. Enfin, selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'empennage horizontal arrière 5 présente une configuration invariable, c'est à dire non réglable 2'73466 et le plan fixe 9 de l'empennage canard 8 est à position relative au moins angulaire sélectivement réglable, c'est à dire susceptible d'un braquage variable en fonction des conditions actuelles de vol de l'avion. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés 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 de la protection comme revendiquée. 2473466 - R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Avion à voilure fixe, du type à surfaces portantes placées en tandem, comprenant des ailes principales de préférence monoplanes fixées en un point intermédiaire du fuselage et un empennage horizontal à au moins un plan stabilisateur fixe, monté à l'arrière dudit fuselage, caractérisé en ce Ou'il comporte une troisième surface portante (8) montée sur le fuselage (1) en étant disposée en tandem avec les deux autres surfaces portantes précitées (2, 5) et constituée par un empennage canard situé en avant du centre de gravité de l'avion. 2.- Avion selon la revendication 1, à plan stabili- sateur fixe d'empennage horizontal précité muni d'une gouverne de profondeur et caractérisé en ce que ledit plan stabilisateur fixe (6) dudit empennage horizontal (5) est à position relative au moins angulaire sélecti- vement variable par réglage commandé, éventuellement automatique. 3.Avion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'empennage canard précité (8) se compose, de chaque coté du fuselage (1), d'un plan fixe canard (9) et d'une gouverne mobile de bord de fuite (10). 4.- Avion selon la revendication 3, à dispositifs de commande de vol complémentaires pour vols à basse vitesse, notamment à au moins un volet hypersustentateur et / ou un bec de bord d'attaque sur chaque aile principale, caractérisé en ce que chaque gouverne précitée (10) de bord de fuite de l'empennage canard précité (8) est asservie à la position relative actuelle (u) dudit volet hypersustentateur (3) et /[ou à celle (v) dudit bec de bord d'attaque (4), de façon que le mouvement de braquage (z) de ladite gouverne soit conjugué automatiquement avec le déplacement dudit volet hypersustentateur et I ou dudit bec de bord d'attaque. 5.- Avion selon la revendication 3 ou 4, à dispositifs de commande de vol complémentaires puur toutes les phases de vol, caractérisé en ce que chaque gouverne de bord de fuite précitée (10) de l'empennage canard précité (8) est asservie à l'angle d'incidence (w) de l'avion et éventuellement au nombre de Mach ou à la vitesse de vol de l'avion. 6.- Avion selon l'ensemble de la revendication 2 et d'au moins l'une des revendications 3 à 5, avec des dispositifs de commande de vol complémentaires pour toutes les phases de vol, caractérisé en ce que la gouverne de bord de fuite précitée (10) de l'empennage canard précité (8) est asservie à la position relative du plan stabilisateur réglable précité (6) de l'empen- nage horizontal précité (5). 7.- Avion selon l'ensemble de la revendication 1 et d'au moins l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par un empennage horizontal précité (5) à configuration invariable et en ce que le plan fixe (9) de l'empennage canard précité (8) est à position relative au moins angulaire sélectivement réglable.