Brevet FR2519934A1 — publié le 19830722

La présente invention concerne des aérodynes, avions et planeurs, à ailes multiples et indéformables. Sur les aérodynes traditionnels, la voilure est montée en porte-à-faux de part et d'autre du fuselage ce qui entraine une répartition très inégale des efforts dans toute la structure Les moments de flexion dans les ailes comme dans le fuselage partent de zéro depuis les extrémités pour atteindre leur maximum aux e ncatrements. Les ailes sont particulièrement flexibles Leurs mouvements peuvent atteindre de grandes amplitudes en cours de vol et cons- tituent une des causes de la fatigue des avions. Le renforcement par haubannage de la voilure des avions an- ciens offre une grande résistance à l'air et n'est plus utilisé que sur certains appareils légers et rustiques. Sur lès avions modernes, le renforcement des longerons d'ai- les et des nervures ainsi que des attaches aux encastrements est une solution passive qui surcharge la structure d'un poids mort nuisible: Avec les hautes performances qui exigent un minimum d e poids allié à un maximum de finesse, cette solution est aussi très coûteuse par l'emploi des alliages légers chers et des techni- ques d'usinage très élaborées. L'objectif de la présente invention est d'obtenir un gain de poids mais aussi de performances par la réalisation d'un avion r adicalement nouveau Cet appareil dispose en effet: D'une structure dans laquelle les ailes, les empennages de profondeur et le fuselage sont maintenus dans une triangulation indéformable. De deux poutres latérales qui non seulement contribuent à la résistance de la structure mais aussi à l'aérodynamique. Un avion conforme à l'invention est ainsi réalisé de la maniè- re suivante: 1 L'avion comporte, parallèlement de chaque côté du fu- selage, une poutre latérale sur laquelle les extrémités des ailes et des empennages de profondeur (que nous désignerons ci-après par "ailes arrière" pour des raisons d'homogénéité) viennent s'en- castrer. 2 Les encastrements des ailes sur le fuselage sont très décalés en hauteur Les encastrements des ailes arrière se trouvent sur la partie supérieure du fuselage ou même sur la dérive centrale alors que les ailes qui les précèdent sont encastrées sur la partie inférieure du fuselage Ces ailes forment, de chaque côté du fusela- ge un dièdre dont l'arête est constituée par la poutre latérale Leurs mouvements sont bloqués par la poutre dont l'inertie dans le sens de la hauteur est beaucoup plus grande que celle des ailes. Les ailes ne se comportent plus comme des poutres en por- te-à-faux mais des poutres triangulées avec des efforts répartis plus uniformément et des moments maximaux aux encastrements consi- dérablement réduits. Dans le sens longitudinal, les encastrements ne doirpas se toucher ni se chevaucher: la distance du bord de fuite d'une aile au bord d'attaque de la suivante est supérieure au dizième de la moyenne des cordes mesurées aux encastrements. 3 Le nombre des ailes n'est pas limité à quatre L'avion peut avoir, selon ses dimensions et ses performances, six, huit, dix, etc ailes qui seront disposées en quinconce, en haut et en bas du fuselage Les poutres latérales sont ainsi bien maintenues dans une triangulation pratiquement indéformable, les efforts aux encastrements sont réduits au maximum et permettent la réalisation d'avions de très grandes dimensions. Une réalisation particulièrement économique est obtenue par la standardisation des ailes qui peuvent être identiques, tant du point de vue des dimensions que des gouvernes. De même les extensions d'un modèle d'avion peuvent se faire d'une manière très économique par l'adjonction d'une section type comportant une section du fuselage avec ses deux ailes correspon- dantes. Au delà de six ailes, la disposition en quinconce qui est tou- jours la plus favorable structurellement, n'est plus obligatoire: les ailes peuvent être disposées, en fonction des conditions particuliè- res de chaque type d'avion, sur toute la hauteur du fuselage. 4 La sustentation, la direction et la stabilité de l'avion sont assurées par l'ensemble de toutes les gouvernes de toutes les ailes afin de conserver dans tous les cas de vol la meilleure finesse Alors que dans les avions traditionnels-la stabilité lon- gitudinale est essentiellement assurée par les empennages de profondeur qui doivent exercer une force vers le bas et pénalisent les appareils d'une charge supplémentaire, les ailes multiples assurent cette stabilité tout en conservant constamment une por- tance positive. Les poutres latérales sont essentiellement cylindriques. Elles sont effilées vers l'avant et se terminent par des dérives ar- arrières D'une hauteur minimale égale à la moitié de la corde mo- yenne des extrémités des ailes, leur hauteur maximales ne dépasse pas une fois et demi cette corde. Elles peuvent disposer de dérives supérieures qui sont dans l'alignement des dérives arrières et de dérives inférieures qui sont inclinées vers l'extérieur Afin de réduire les interférences entre les ailés et la poutre latérale, l'angle que fait l'extrados de l'aile la plus haute avec le plan tangent à la poutre latérale le long de leur Intersection est com- pris entre 90 et 110 . De même l'angle que fait l'intrados de l'aile la plus basse avec le plan tangent à la poutre latérale le long de leur intersection est compris entre 90 et 120 . Paralèllement à sa fonction de liaison des éléments de la struc- ture, les poutres latérales canalisent l'écoulement de l'air sur chaque face des ailes et réduisent la trainée induite due à la portance. 6 Les poutres latérales ont aussi une fonction utilitaire en servant de réservoir d'essence et de container d'accessoires divers, selon le type de l'avion, radar, électroniques, soute à bagages Les dessins joints illustrent des exemples de réalisation con- formes à l'invention. Sur la planche 1, les figures 1, 2, 3 montrent respectivement les vues frontale, de côté et en plan d'un avion à six ailes. 19934 Sur la planche 2, les figures 4, 5, 6 montrent les trois vues d'un avion à quatre ailes. Sur la planche 3, les figures 7, 8, 9 montrent,les trois vues d'un avion à dix ailes. Sur la planche 4, la figure 10 montre une coupe d'une poutre latérale. L'avion à six ailes de la planche 1 est la réalisation la plus caractéristique de l'invention. De part et d'autre du fuselage ( 1) les ailes ( 2), ( 3) et ( 6) sont liées à leurs extrémités par les poutres latérales ( 4). Alors que les encastrements des ailes sur la poutre latérale, ( 2 b), ( 3 b), ( 6 b), se trouvent à la même hauteur, les encastrements ( 2 a), ( 3 a), ( 6 a), se trouvent décalés sur la partie supérieure et la partie inférieure du fuselage: l'ensemble du fuselage, des ailes et des poutres latérales constitue une structure pratiquement indé- formable. Les ailes sont espacées entre elles: la distance entre le bord de fuite d'une aile, par exemple ( 2 f), au bord d'attaque de la suivan- te, ( 6 e), est supérieure à la corde moyenne des ailes. Toutes les ailes disposent de volets, ( 2 c), ( 3 c), ( 6 c), et d'ai- lerons, ( 2 d), ( 3 d), ( 6 d), qui sont commandés indépendamment ou en liaison avec une commande automatique, réglant chaque gouverne en fonction des conditions de vol et de charge de l'avion. Les poutres latérales 4 sont prolongées à l'arrère par les dérives ( 4 a) et les gouvernails de direction ( 4 b). Le moteur ( 8) est placé en queue de l'appareil. Les figures 4, 5 et 6 de la planche 2 montrent une réalisa- tion simplifiée de l'invention: l'avion à quatre ailes. Les ailes avant ( 2) sont en flèche vers l'arrière alors que les ailes arrière ( 3) sont en flèche vers l'avant: la distance entre les bords de fuite ( 2 f) et les bords d'attaque ( 3 e) est égale à la moyenne des cordes aux extrémités des ailes. Les poutres latérales ( 4) sont prolongées par les dérives ar- rière ( 4 a) L'avion dispose d'un empennage central ( 5 a) doté d'un gouvernail de direction ( 5 b). 19934 Les figures ( 7), ( 8), ( 9) de la planche 3 montrent les vues d'un avion à dix ailes de très grande dimension, conforme à l'in- vention. Alors que les ailes avant ( 2) sont en flèche vers l'arrière, les ailes centrales ( 6) et les ailes arrières ( 3) sont droites et identiques. Les attaches ( 6 a), ( 3 a) des ailes au fuselage et les attaches ( 6 b) et ( 3 b) des ailes aux poutres latérales rétablissent les différences éven- tuellee des angles et des longueurs afin que les ailes ( 6) et ( 3) soient toutes constituées d'éléments identiques. La réalisation de versions de différentes longueurs est ainsi grandement facilitéepar l'adjonction d'un ou de plusieurs éléments de fuselage avec les ailes correspondantes. Sur la dernière planche 4, la figure ( 10) montre une coupe d'une poutre latérale devant la dernière aile centrale ( 6). Les attaches ( 6 a), ( 6 b) de l'aile ( 6) ainsi que les attaches ( 3 a) et ( 3 b) de l'aile arrière ( 3) rétablissent les différences de distance et d'angle entre la poutre latérale ( 4) aux parties supérieures et inférieures du fuselage ( 1): les ailes ( 6) et ( 3) sont identiques. Afin de réduire les interférences entre les ailes et la poutre latérale ( 4), les faces intérieures de la poutre font avec les faces extrêmes des ailes, des angles obtus qui vont de 900 à 1101 pour les extrados des ailes et de 90 à 1100 pour les intrados des ailes. La poutre latérale, dont l'inertie dans le sens de la hauteur est supérieure à celle des ailes, sert de réservoir d'essence et est pro- longéepar la dérive de direction ( 4 a). 19934 REVENDICATIONS 1 Aérodyne comportant, parallèlement de chaque côté du fuselage, -une poutre latérale sur laquelle les extrémités des ailes et des empennages de profondeur viennent s'encastrer. 2 Aérodyne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les encastrements des ailes et des empennages sur le fuselage sont décalés en hauteur: les ailes et les empennages forment de chaque côté du fuselage un dièdre dont l'arête est constituée par la poutre latérale. 3-Aérodyne selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le nombre des ailes est supérieur à deux Ces ailes for- ment de chaque côté du fuselage des dièdres dont l'arête est cons- tituée par la poutre latérale. 4 Aérodyne selon les revendications 1, 2 et 3, caracté- risé en ce que les ailes et empennages de profondeur disposent de gouvernes, volets et ailerons analogues afin de participer tous à la sustentation, la stabilité et la direction de l'aérodyne. Aérodyne selon les revendications 1, 2, 3, 4, caracté- risé en ce que les ailes et empennages sont constités d'éléments identiques. 6 Aérodyne selon les revendications 1, 2, 3, 4, caracté- risé en ce que les poutres latérales constituent de part et d'autre des ailes une dérive canalisant l'écoulement de l'air sur l'extrados et sur l'intrados des ailes. 7 Aérodyne selon les revendications 1, 2, 3, 4, 6, carac- térisé en ce que les poutres latérales constituent des réservoirs d'essence et de container pour des accessoires divers, électroni- ques, bagages