Brevet FR2563805A1 — publié le 19851108

La présente invention concerne un procédé de commande d'aéronef du type canard ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. On sait que dans ce type d'aéronef, l'aile principale disposée à l'arrière et un plan porteur dit canard disposé à l'avant doivent présenter une charge alaire sensiblement égale afin d'assurer l'auto-stabilité longitudinale. De ce fait, l'aéronef est en équilibre sur ces deux plans simultanément, contrairement à l'aéronef classique essentiellement en équilibre sur son aile. Dans ces conditions, cependant, il est clair qu'une variation de portance sur l'un des deux plans implique simultanément la meme variation sur l'autre plan au risque d'entratner l'aéronef dans une configuration dangereuse, en particulier en cabré où l'aile pourrait décrocher sans possibilité de rattrappage.C'est d'ailleurs pour cette raison qu'on limite généralement l'incidence de l'aile par construction, mais cette incidence limitée entraîne à son tour une limitation vers les vitesses lentes se traduisant notamment par une vitesse d'atterrissage élevée et une grande distance de décollage. Pour remédier à ces inconvénients présentés par un aéronef-canard, qui par ailleurs possède des avantages très appréciables sur les aéronefs classiques en ce qui concerne en particulier les effets-moteur et la traînée, aucune solution vraiment pratique et bon marché n'a encore été proposée, surtout sur les avions légers où 1E formule s'applique le plus favorablement. Dans le cas de l'avion léger par exemple, il est évident que la sécurité exige, outre la stabilité, un pilotage simple à charge de travail réduite, principalement dans les phases critiques de vol telles que l'approche et l'atterrissage. Or on sait que pour ces phases l'avion classique dispose d'organes hypersustentateurs, en particulier sous la forme de volets disposés sur l'aile, au prix toutefois d'une commande séparée pwr lesdits volets compliquant quelque peu les opérations de pilotage.On a d'ailleurs déjà proposé des dispositifs à commande unique par le manche, agissant à la fois sur des ailerons et des volets ou faisant fonctionner les gouvernes mobiles de l'aile en ailerons et/ ou en volets par l'intermédiaire d'un "mélangeur", permettant de doser l'angle d'attaque pour voler à vitesse réduite tout en-pouvant commander également l'inclinaison. Le but de la présente invention est précisément de fournir un procédé et un dispositif de commande unique destiné à l'aéronef-canard, permettant d'assurer la stabilité tout en bénéficiant d'une hypersustentation éventuelle en même temps qu'une commande d'inclinaison. Conformément au procédé selon l'invention, l'aéronef étant équipé de deux volets articulés indépendants, chacun sur une demi-aile et d'une gouverne sur le plan porteur avant, on relie directement ladite gouverne au manche dans son mouvement longitudinal et l'on relie le volet de chaque demi-aile à un mélangeur lui-meme relié au manche dans son mouvement longitudinal et transversal, de façon telle que lors d'un débattement longitudinal du manche les deux volets sont solidarisés et s'inclinent simultanément dans le même sens que celui de la gouverne du plan porteur avant et que, lors d'un débattement transversal, l'inclinaison-de cette gouverne reste inchangée tandis que les deux volets s'orientent en sens contraire l'un par rapport à l'autre. De cette manière, le procédé de commande unique selon l'invention assure simultanément la même variation de portance sur les deux plans de l'aéronef-canard mentionnés plus haut, tout en assimilant les volets des demi-ailes à la fois à des ailerons et à des volets hypersustentateurs, de manière connue en soi. Il est bien entendu en outre que la commande en lacet est normalement assurée par la ou les gouvernes de direction reliées au palonnier. Pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, le dispositif selon l'invention, associé à un manche normalement articulé selon l'axe longitudinal et l'axe transversal de l'aéronef dans son plan horizontal, comprend une première liaison longitudinale par une première articulation sur le guignol de la gouverne du plan porteur avant dont l'axe de rotation est disposé au-dessous de ladite articuletion, et une seconde liaison, dédoublée dans le plan horii -, reliée à un mélangeur comprenant deux biellettes croisées articulées sur un axe orthogonal aux axes d'articulation du manche, la première extrémité de chacune des deux biellettes étant respectivement reliée à ladite liaison dédoublée et la seconde extrémité étant reliée par une seconde articulation aux guignols respectifs des deux volets et dont l'axe de rotation est disposé au-dessus de ladite seconde articulation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés donnés à titre illustratif mais nullement limitatif et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique du dispositif illustrant le procédé selon l'invention et adapté à la double commande - la figure 2 représente une vue schématique selon la figure 1 du dispositif en configuration de montée ; et - la figure 3 représente une vue schématique selon la figure 1 du dispositif en configuration de virage à gauche. Sur ces dessins, les mêmes références désignent les mêmes éléments. En se référant à ces dessins, un aéronef du type canard comporte un plan porteur à l'avant, muni d'une gouverne 1, et une aile à l'arrière en deux demi-ailes comportant l'une un volet gauche 2 et l'autre un volet droit 7. Comme mentionné plus haut, on a représenté le dispositif adapté à la double commande, c'est-à-dire avec deux manches 4, 5 couplés et disposés par exemple en tandem . Chaque manche est articulé de façon connue en soi selon l'axe longitudinal de roulis A-A pour un débattement dans un plan transversal Gauche-Droite et selon l'axe transversal de tangage B-B pour un débattement dans un plan longitudinal Piqué-Cabré.Le pied de chaque manche est par exemple fixé sur une barre 6 montée à rotation autour d'un axe longitudinal 7 et sur laquelle il est articulé en 8 selon un axe perpendiculaire 9. te couplage des deux manches 4, 5 est assuré d'une part au moyen de la barre de rotation 6,et d'autre part, au moyen d'une tige 10 articulée en 11 et 12 sur lesdits manches. Dans la forme de réalisation purement mécanique représentée, la gouverne 1 est reliée aux manches 4, 5 par une barre 13 articulée d'une part sur le manche 4 en 14 et, d'autre part, avec une articulation 15 sur le guignol 16 de ladite gouverne, dont l'axe de rotation 17 est disposé au-dessous de l'articulation 15, par exemple au-dessous de l'intrados I de cette gouverne. Il est évident qu'en simple commande, le manche avant 4 est supprimé, la barre 6 est réduite à un collier monté à rotation autour de l'axe 7 et l'articulation 14 est reportée sur l'articulation 12 du manche 5. Selon l'agencement ci-dessus, avec un seul manche ou deux manches, on conçoit qu'une poussée vers l'avant sur un manche provoque l'élévation de la gouverne 1 par rotation autour de l'axe 17. te mélangeur, de référence générale 18, est constitué par deux biellettes 19, 20 croisées dans un plan horizontal et articulées sur un axe orthogonal 21. Une extrémité de chaque biellette, dirigée vers le manche 5, est reliée à ce dernier par une liaison dédoublée dans le plan horizontal et constituée par deux bras 22, 23 respectivement articulés sur lesdites extrémités en 24 , 25 et sur le manche 5, avantageusement par des rotules 26, 27. tes secondes extrémités des biellettes 19, 20 sont à leur tour respectivement reliées par des articulations 28, 29 aux volets 2 et 3 par l'intermédiaire de barres 30 et 31 elles-mêmes montées par des articulations 32, 33 sur les guignols 34, 35 des volets, dont l'axe de rotation 36 est disposée au-dessus des articulations 32, 33, par exemple au-dessus de l'extrados E desdits volets.Comme dans le cas précédent, on conçoit qu'une poussée vers l'avant sur un manche fait avancer les points d'articulation 24 et 25 par rotation des biellettes 19, 20 autour de l'axe 21, faisant reculer les points d'articulation 28 et 29, ce qui provoque d'élévation des deux volets 2 et 3 de la même quantité, par rotation autour de leur axe 36. En se référant plus particulièrement à la figure 2, illustrant une configuration de montée de l'aéronef-canard, les manches subissent une traction vers l'arrière : l'articulation 15 du guignol de la gouverne 1 recule, abaissant ladite gouverne, tandis que les articulations 24, 25 reculent et ainsi, les articulations 28 et 29 avançant par rapport à l'axe 21 ,abais- sent simultanément les deux volets 2 et 3. Il est clair que les conditions de stabibilité de l'aéronef-canard sont ainsi remplies, à savoir, que la variation de portance s'applique simultanément sur le plan porteur avant et sur l'aile, procurant en même temps une hypersustentation, par une commande unique. En se référant à la figure 3, illustrant la configuration en virage à gauche, un manche est orienté vers le côté gauche selon la flèche F dans le plan transversal, par rotation autour de l'axe longitudinal 7. Dans ces conditions, quelle que soit la position du manche dans le plan longitudinal par rapport à l'axe 9, la gouverne i maintient se position acquise. Par contre, l'orientation du manche fait avancer l'articulation 25, reculer l'articulation 28 par rotation des biellettes autour de l'axe 21, soulevant ainsi le volet gauche 2. Inversement, l'articulation 29 de la biellette 20 avançant, le volet droit 3 est simultanément abaissé. Bien entendu, la position des différents éléments ci-dessus serait à l'inverse pour la configuration de virage à droite. Il est évident que les cas de configuration décrits ci-dessus sont extrèmes et que le ou les manches peuvent prendre toutes les positions intermédiaires nécessaires au pilotage et fournir toutes les combinaisons voulues dans la position des volets 2,3 et de la gouverne ou volet 1. Le jumelage des volets se double en effet de la possibilité d'obtenir à tout moment, outre le controle longitudinal, le contrôle latéral ou inclinaison de l'aéronef par obtention d'une dissymétrie de sortie des volets de l'aile principale. Il est- évident par ailleurs que la forme de réalisation à liaisons purement mécaniques décrite ci-dessus à titre d'exemple peut être complétée par des servo-mécanismes hydrauliques ou électriques commandés par le manche. En outre, un compensateur de profondeur (C) de tout type approprié connu en soi peut être monté sur la barre 13 de commande de la gouverne 1 du plan porteur avant. Bien que la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple soit de construction particulièrement simple, on pourrait bien entendu la simplifier encore, au niveau du dispositif de commande, mais au prix de la réalisation de l'aile principale avec deux plans articulés sur chaque demi-aile, c'est-à-dire, de manière usuelle, un volet de courbure et un aileron. Dans le cas d'une telle forme de réalisation, le mélangeur n'est pas indispensable et le manche est relié dans son mouvement selon l'axe longitudinal A-A à la gouverne 1 du plan porteur avant et aux volets de courbure de l'aile principale conformément à l'invention et, dans son mouvement selon l'axe transversal B-B, aux ailerons, de manière usuelle. tà encore, la commande unique par le manche selon l'invention permet d'assurer la stabilité de l'aéronef-canard en bénéficiant d'une hypersustentation éventuelle en même temps qu'une commande d'inclinaison. ta présente invention permet donc d'assurer une sécurité optimale du contrôle longitudinal d'aéronefs-canards.Il ne peut plus en effet se produire de sortie prématurée, tardive ou inadaptée des volets de l'aile principale par rapport au volet du plan-canard, ce qui, faute de conjugaison, peut entraîner un fort risque d'instabilité longitudinale. Par ailleurs, outre la simplification du pilotage par suppression d'une commande séparée de volets hypersustentateurs, on obtient l'avantage très important de la diminution de la vitesse de décollage, d'approche et d'atterrissage, ainsi qu'une augmer tation du taux de montée tout en assurant un équilibre constant entre le plan porteur avant et l'aile principale lors du passage du profil lisse au profil hypersustenté afin d'éviter le décrochage, le piqué ou le cabré. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toute modification utile, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre. REVEZJDICATIONS 1. Procédé de commande d'aéronef du type canard, équipé de deux volets articulés indépendants chacun sur une demi-aile et a tune gouverne sur le plan porteur avant, caractérisé par le fait qu'on relie directement ladite gouverne au manche dans son mouvement longitudinal et qu'on relie le volet de chaque demi-aile à un mélangeur lui-m8me relié au manche dans son mouvement longitudinal et transversal, de façon telle que lors d'un débattement longitudinal du manche les deux volets sont solidarisés et s'inclinent simultanément dans le môme sens que celui de la gouverne du plan porteur avant et que, lors du débattement transversal, l'inclinaison de cette gouverne reste inchangée tandis que les deux volets s'orientent en sens contraire l'un par rapport à l'autre. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, associé à un manche (5) articulé selon l'axe longitudinal et l'axe transversal de l'aéronef dans son plan horizontal et comportant un mélangeur relié aux volets (2 - 3) de l'aile principale en deux demi-ailes, caractérisé par le fait qu'il comprend une première liaison longitudinale (13) par une première articulation (15) sur le guignol de la gouverne (1) du plan porteur avant dont l'axe de rotation est disposé au-dessous de ladite articulation, et une seconde liaison (22 - 23 ), dédoublée dans le plan horizontal, reliée au mélangeur, celui-ci comprenant deux biellettes croisées (19 -20) articulées sur un axe (21) orthogonal aux axes d'articulation du manche, la première extrémité de chacune des deux biellettes étant respectivement reliée à ladite liaison dédoublée et la seconde extrémité (28 - 29) étant reliée par une seconde articulation (32 - 33) aux guignols respectifs des deux volets et dont l'axe de rotation est disposé au-dessus de ladite seconde articulation. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, pour 1 a double commande, il comporte deux manches couplés, reliés par une barre de rotation (6) autour de l'axe longitudinal, à leur pied, et par une liaison articulée 10). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que les liaisons (13, 22-23) sont mécaniques sous forme de barres ou comportent un servomécanisme. 5, Dispositif selon l'une quelconque des revendlcations 2 à 4, caractérisé par le fait qu'il est indépendant de la commande en lacet de l'aéronef assurée par la gouverne de direction reliée au palonnier. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend un compensateur de profondeur (C) sur la barre (13) de commande dela gouverne du plan porteur avant.