Brevet FR2535678A1 — publié le 19840511

Dispositif réducteur de charges de rafales. La présente invention concerne un dispositif réducteur de charges de rafales sur des aéronefs dont les ailes sont munies de volets ou de traver- sées. On connaît par la demande de brevet allemand DE-OS 25 33 221 un tel dispositif dont les volets des ailes ouvrent en cas d'augmentation de la charge de portance et ferment en cas de diminution L'effet repose sur ce principe que l'ouverture des traversées diminue fortement la surface d'ailes active Le principal inconvénient de cette solution réside dans le fait qu'une aile ainsi réalisée est trop coûteuse et difficilement acceptable pour une utilisation pratique La disposition proposée d'un certain nombre de volets reliés en chaîne et recouvrant une ou plusieurs fentes larges au voisinage de l'emplanture des ailes n'est pas réalisable pour des aéronefs modernes. La demande de brevet allemand DE-AS 14 81 931 définit un dispositif de commande d'aéronef qui a pour tâche d'éliminer sur un aéronef, en cas d'aug- mentation de la portance les moments perturbateurs de sens opposé par éjec- tion par-dessus les argtes arrière des ailes Cette solution requiert un dispositif d'éjection recevant d'un compresseur les quantités d'air néces- saires. L'invention a pour objet un dispositif du genre annoncé qui permette de réduire les charges de rafales de façon simple, fiable-et immédiate. Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'un ou plusieurs canaux d'écoulement rigides en forme de fentes sont disposés dans la structure des ailes, du côté inférieur au coté supérieur et fermés par des volets qui ouvrent automatiquement le canal d'écoulement-en cas de rafale ascendante; ces canaux d'écoulement sont placés de préférence dans la zone de la partie extérieure de l'aile. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré sché- matiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en perspective d'une aile; la figure 2 est une vue en coupe opérée suivant la ligne A-A de la figure 1 avec les volets en position de fermeture; -2555678 la figure 3 est une coupe selon la figure 2 sur laquelle les volets sont en position d'ouverture. Le dimensionnement des ailes d'un avion commercial moderne eat essentiel- lement déterminé par les charges de rafales à encaisser Ces forces nécessi- tent obligatoirement une dépense accrue de poids de structure et par consée quent aussi une surconsoatantion de carburant Cela a conduit à ' élaboration de systèmes dit réducteurs de charges de rafales qui, cependant mesurent la rafale elle-meme ou son action pour faire pivoter ensuite, par l'effet de régulateur, des surfaces de commande de façon a réduire les charges aérodyna- miques On utilise comme surfaces de commande à cet effet des ailerons trans- versaux, des segments de volets d'atterrissage, et parfois des destructeurs de portance, par lesquels on s'oppose à des rafales ascendantes critiques et réduit la portance par deviation symétrique. Dans les aéronefs de conception moderne actuels avec leurs ailes à fort étirage typiquement "molles en torsion"' les déviations des ailerons et volets d'atterrissage conduisent à un gauchissement élastique de l'aile par lequel une partie considérable de l àeffet à obtenir directement se perd Les précédents essais menés avec des destructeurs de portance ont accusé une caractéristique non linéaire Avec toutes les surfaces mises en oeuvre jus- qu'ici, des difficultés ont résulté de leurs vitesses d'actionnement élevées, dont les valeurs sont voisines de 5 Hz, soit 100 '/s Les forces d'inertie sont en outre comparables aux forces aérodynamiques. Toutes ces difficultés précédentes sont surmontées de façon étonnement simple par la disposition, de préférence dans la zone extérieure I Oc de la structure d'aile 10, d'un ou de plusieurs canaux d'écoulement 11 en genre de fentes qui vont du c 6 té inférieur l 0 a de l'aile au c Sté supérieur 10 b et forment un élément fixe de la structure de l'aile Ces canaux d'écoulement 11 présentent sur le c 6 té inférieur 10 a de l'aile une certaine courbure d'entrée lia et s'infléchissent au contraire sur le clté supérieur 10 b de l'aile en une droite Ilb à peu près perpendiculaire à la direction d'afflux de l'air* extérieur Chacun des canaux d'écoulement ainsi formés est fermé par un volet étroit 12 en vol normal non perturbé S'il se présente une rafale augmentant la portance, le clapet s'ouvre et il se produit un courant à travers les canaux 11, à la sortie desquels il se forme sur le c 6 té supérieur 10 b de l'aile un jet à surface étendue transversal à la direction d'afflux de l'air extérieur, lequel jet agit comme un destructeur de partance D'o un décol- lement de l'air affluant et, par conséquent, la surpression de la portance supplémentaire provoquée par la rafale. L'ouverture et la fermeture des volets 12 peuvent s'accomplir de dif- férentes façons D'une part, on peut agir sous le contrôle d'un régulateur et concevoir ici encore différents systèmes, par exemple utiliser un régulateur de pression indépendant ou un régulateur soumis à l'action de l'installation électronique de l'aéronef, etc tels systèmes exercent une réduction active de charge D'autre part, une réduction "passive" de charge peut être le fait de systèmes éprouvés dans lesquels le volet, placé sous une précontrainte déterminée, ouvre automatiquement lorsqu'on dépasse des différences de pres- sion déterminées entre les cotés supérieur et inférieur de l'aile, c'estàdire lorsque l'on atteint une valeur de portance déterminée De plus, on peut faire intervenir pour la commande du volet, par une correspondance appropriée entre le centre de gravité et l'axe de rotation dudit volet, outre la diffé- rence de pression, l'accélération réellement subie par l'aile. Il est naturellement possible d'incorporer le dispositif ci-dessus décrit dans la commande complète de vol afin de lui confier la fonction de commande de roulis des destructeurs de portance usuels. Le dispositif selon l'invention présente par rapport aux dispositifs d'ailerons et de volets classiques une série d'avantages C'est ainsi dans un tel système de réducteur de charge, il se manifeste de faibles moments d'iner- tie des surfaces de commande, la perte d'efficacité par le gauchissement élastique de l'aile est notablement plus faible, la caractéristique linéaire est fortement améliorée par rapport à celle d'un destructeur mécanique de portance et on obtient une véritable réduction passive de charge. Dans l'agencement en élément dit de commande de roulis, les faibles moments d'inertie s'avèrent favorables, de même que les faibles charges aérodynamiques sur l'actionneur. REVENDICATIONS 1 Dispositif réducteur de charges de rafales sur des aéronefs dans les ailes sont munies de volets ou de traversées caractérisé par le fait qu'un ou plusieurs canaux d'écoulement Il rigides en genre de fentes sont disposés dans la structure d'aile 10, du côté inférieur 10 a au c 6 té supérieur l Ob et fermés par des volets 12 qui ouvrent automatiquement le canal d'écoulement 11 en présence d'une rafale ascendante. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les canaux d'écoulement Il sont disposés chaque fois dans la zone de la partie extérieure 10 c de l'aile. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 carac- térisé par le fait que l'ouverture des canaux d'écoulement Il est déclenchée, en temps et en durée, par le dépassement d'une valeur de différence de pres- sion prédéterminée. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caracté- risé par le fait que l'ouverture des canaux d'écoulement Il est effectuée par un régulateur. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractéri- sé par le fait que, pour la commande des volets 12, on y utilise aussi, par le fait que le centre de gravité desdits volets est en correspondance détermi- née avec l'axe de rotation de celui-ci, l'accélération subie par l'aile 10. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 carac- térisé par le fait que les canaux d'écoulement-en genre de fentes 11 passent d'une courbure initiale inférieure lia à un profil rectiligne llb à peu près perpendiculaire à l'air extérieur, c'est-à-dire à la direction d'afflux de celui-ci.