Brevet FR2610288A1 — publié le 19880805

VOILURE SOUPLE POUR UN PARACHUTE OU POUR UN APPAREIL DESTINE AU VOL DE PENTE, AU VOL ASCENSIONNEL OU AU VOL MOTORISE. La présente invention concerne une voilure souple pour un parachute ou pour un appareil destiné au vol de pente, au vol ascensionnel ou au vol motorisé, agencée pour se gonfler en prenant un profil sensiblement en forme d'aile sous l'effet de son déplacement dans l'air et comportant - une paroi supérieure souple formant une surface d'extrados entre un bord d'attaque et un bord de fuite, - une paroi inférieure souple formant une surface d'intrados et fixée à la paroi supérieure le long du bord de fuite, - des nervures formées par des parois s'étendant de l'avant à l'arrière entre la paroi supérieure et la paroi inférieure et fixées sur leur pourtour à ces deux parois de manière à diviser la voilure en cellules et à définir le profil de la voilure quand celle-ci est gonflée, - et des ouvertures frontales disposées entre la paroi supérieure et la paroi inférieure dans la région du bord d'attaque pour permettre l'entrée de l'air entre ces deux parois par sa pression dynamique. L'invention concerne également un parachute pour le vol de pente ("parapente"), le vol ascensionnel ou le vol motorisé, comprenant une voilure du type précité, un dispositif d'attache d'une charge, et des suspentes reliant ce dispositif à des nervures de la voilure. Des voilures et des parachutes de ce genre sont décrits par exemple dans les publications FR-A-2 079 155 et US-A-3'972'495, et d'autre part sont représentés schématiquement sur les fig. 1 à 3 des dessins annexés. Dans ces parachutes connus, la voilure I comporte un bord de fuite 2 qui est fermé et un bord d'attaque 3 qui est ouvert durant le vol, ctest-à-dire que les bords antérieurs respectifs de la paroi supérieure 4 et de la paroi inférieure 5 de la voilure sont assez largement écartés pour que l'air s'engouffre dans les cellules 6 définies par ces deux parois et par les nervures souples 7 reliant cellesii. L'air se trouve donc prisonnier dans chaque cellule et maintient celle-ci gonflée grâce à la pression dynamique, appelée aussi pression de bourrage, régnant dans l'ouverture frontale de la cellule tant que la voilure avance dans l'air. Les nervures 7 peuvent comporter des orifices 8 permettant un équilibrage des pressions dans les cellules contiguës. D'autre part, chaque nervure est liée à des suspentes 7' du parachute. Le fait que les cellules doivent être ouvertes largement au bord d'attaque, notamment pour garantir leur gonflage initial, implique qu'elles ne peuvent pas avoir une forme aérodynamique excellente, donc que la finesse de la voilure est limitée à des valeurs relativement médiocres par rapport à d'autre types de voilures pour le vol de pente. Une autre conséquence gênante est illustrée par la fig. 3, sur laquelle les lignes 9 représentent des lignes d'écoulement de l'air autour de la voilure I. Le bourrage de l'air dans l'ouverture frontale 10 de la cellule 6 crée des turbulences et des débordements 11 de l'air sur l'extrados et l'intrados, donc un écoulement perturbé illustré par les lignes d'écoulement turbulent 9' au voisinage direct de la voilure.Il en résulte non seulement une réduction des performances de la voilure, mais aussi une réduction de la sécurité car, Si la voilure traverse des zones d'air instable, elle peut perdre sa portance ou même se dégonfler en partie ou en totalité. Par conséquent, la présente invention a pour but de perfectionner les voilures et parachutes du type mentionné plus haut, d'une manière permettant d'accroître leurs performances et/ou leur sécurité. L'idée de base de l'invention consiste à utiliser la pression dynamique régnant dans certaines parties du bord d'attaque, pendant le vol, pour gonfler d'autres parties de la voilure, lesquelles ont un bord d'attaque fermé et peuvent donc présenter un profil aérodynamique plus favorable que les cellules ouvertes. Ainsi, selon l'invention, une voilure souple du type indiqué en préambule est caractérisée en ce que la paroi supérieure et la paroi inférieure de la voilure sont jointes le long d'au moins une zone du bord d'attaque, de manière å donner à la voilure un profil fermé dans cette zone, le reste du bord d'attaque étant pourvu desdites ouvertures frontales. De préférence, ce profil fermé est plus mince que le profil de la voilure dans la zone des ouvertures frontales. Dans une forme de réalisation préférée, les parties de la voilure ayant un profil fermé comprennent une ou plusieurs chambres gonflables qui sont séparées des ouvertures frontales par des parois de séparation comportant des orifices d'admission d'air munis de clapets anti-retour pour maintenir ces chambres en pression. Ces parois de séparation peuvent être constituées par des nervures situées chacune entre une cellule fermée et une cellule ouverte. Pour équilibrer les pressions ou pour compenser par exemple des fuites éventuelles, la voilure peut comporter des moyens de passage de l'air d'une cellule fermée à une autre, notamment un orifice dépourvu de clapet ou un conduit à parois souples qui relie deux cellules non contiguës et qui peut constituer en même temps un élément de structure interne gonflable. Dans la forme de réalisation préférée, lesdites parois de séparation peuvent comprendre au moins une paroi sensiblement perpendiculaire aux nervures et disposée en face d'une ouverture frontale. Ainsi, il est possible d'avoir également une ouverture frontale devant une cellule partielle fermée. En outre, la voilure peut comporter des nervures intermédiaires situées entre les nervures qui définissent les cellules, ces nervures intermédiaires s'étendant longitudinalement dans les cellules sur la totalité ou seulement sur une partie de la distance entre le bord d'attaque et le bord de fuite. D'autre part, la voilure peut comporter au moins un élément extérieur gonflable, orientable ou non, qui est relié à l'une des chambres gonflables pour être gonflé à partir de cette chambre. Un aspect avantageux des dispositions qui précèdent est que la voilure ainsi réalisée présente, une fois qu'elle est gonflée, une plus grande rigidité que les voilures traditionnelles, bien que chacun de ses composants puissent être de construction souple, ce qui permet de replier la voilure sous un volume minime et la ranger dans un sac. D'autre part, cette rigidité en vol permet de réaliser un parachute dont les suspentes sont reliées à quelques-unes seulement des nervures de la voilure, c'est-à-dire qu'on peut réduire le nombre des suspentes, donc aussi leur traînée globale. On décrira ci-dessous divers exemples d'une voilure de parachute selon l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels Les fig. I à 3 représentent une voilure selon l'art antérieur, respectivement en perspective et en coupe longitudinale, la fig. 4 est une vue en perspective d'une première forme de réalisation d'une voilure selon l'invention, comportant trois cellules ouvertes et deux cellules fermées, la fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'une cellule fermée de cette voilure, la fig. 6 est une vue analogue à la fig. 5, montrant l'écoulement de l'air autour d'une cellule fermée, la fig. 7 est une vue partielle en coupe transversale d'une variante de la voilure de la fig. 4, la fig. 8 est une vue schématique en plan, partiellement coupée, d'une autre forme de réalisation d'une voilure selon l'invention, et les fig. 9 et 10 sont des vues frontales partielles en coupe transversale illustrant d'autres formes de réalisation. La voilure de parachute 12 selon l'invention, dans l'exemple illustré par les fig. 4 à 7, comporte un groupe de trois cellules ouvertes 6 flanquées latéralement de deux cellules fermées 13. En principe, les cellules ouvertes 6 son semblables à celles de la voilure connue I illustrée par les fig. I à 3, avec chacune une ouverture frontale 10 entre les bords antérieurs respectifs de la paroi supérieure 4 et de la paroi inférieure 5 de la voilure, et elles sont séparées les unes des autres par des nervures souples 7 ayant des orifices intercellules 8 ouverts en permanence. De manière connue, les bords supérieurs et inférieurs des nervures 7 sont cousus respectivement à la paroi supérieure 4 et à la paroi inférieure 5, lesquelles sont cousues ensemble le long du bord de fuite 2 de la voilure. En revanche, la paroi supérieure 4 et la paroi inférieure 5 sont assemblées de manière jointive et pratiquement étanches à l'air, le long du bord d'attaque 15 de chacune des cellules fermées 13. Chaque cellule fermée est séparée de la cellule ouverte adjacente 6 par une nervure souple 16 comportant un ou plusieurs orifices d'admission d'air 17. Chacun de ces orifices est équipé d'un clapet anti-retour constitué par un volet souple 18 (fig. 5) appliqué contre cet orifice du côté de la cellule fermée 13. Dans le cas présent, le volet 18 est simplement cousu à la nervure 16 le long de son bord supérieur et il tend à se placer devant l'orifice 17 par gravité. Toutefois, on peut aussi prévoir de le maintenir appliqué par des organes élastiques. L'orifice 17 peut être recouvert d'un filet cousu, servant d'appui au volet 18. En face de la nervure 16, la cellule 13 est fermée par une nervure d'extrémité 20 dépourvue d'orifice. Les nervures d'extrémité 20 ont un profil différent de celui des nervures centrales 7, en particulier un profil sensiblement moins haut Les nervures de séparation 16 peuvent avoir un profil qui correspond à celui des nervures 7, complété à l'avant par une forme arrondie définissant la forme du bord d'attaque, ou bien le profil des nervures d'extrémité 20, ou encore un profil intermédiaire, plus bas que celui des nervures 7. Cependant, dans tous ces cas, les cellules fermées 13 sont moins épaisses que les cellules ouvertes 6 pour une longueur équivalente.Leur profil est aussi meilleur au point de vue aérodynamique grâce à son bord d'attaque fermé et arrondi. Ceci permet un écoulement optimal et essentiellement laminaire de l'air autour de la voilure, comme le montrent les lignes d'écoulement 9 sur la fig. 6. En outre, la forme arrondie du bord d'attaque et l'élimination des tourbillons dus au bourrage permettent de maintenir l'écoulement de l'air sur l'extrados, donc aussi la portance, même pour de grands angles d'incidence. Les clapets 18 permettent le gonflage des cellules fermées 13 dès qu'une pression de bourrage existe dans les cellules ouvertes 6. Grâce aux clapets, cette pression se maintient dans les cellules fermées, même si elle baisse momentanément dans les cellules ouvertes, par exemple si le parachute change d'attitude ou traverse une zone de turbulence. Le fait que les cellules fermées restent gonflées à la pression dynamique maximale atteinte précédemment garantit que ces cellules ne peuvent pas être enfoncées localement par des pressions extérieures, notamment sur leur bord d'attaque, car celles-ci sont toujours inférieures à la pression dynamique régnant dans les ouvertures frontales. Ceci contribue également à accroître la sécurité en vol. La fig. 7 est une vue schématique en coupe transversale, dans laquelle les larges flèches montrent les flux d'air assurant le gonflage de la voilure. II s'agit ici d'une forme de réalisation similaire à celle des fig. 4 à 6, mais avec deux cellules fermées au lieu d'une seule de part et d'autre du groupe de cellules ouvertures 6. Entre les deux cellules fermées 13, il est prévu une nervure souple 22, avec au moins un orifice 17 dépourvu de clapet, de sorte que les deux cellules 13 forment ensemble un seul élément gonflable, identifié sur le dessin par des hachures.Les flux d'air 23 entrant (à la pression de bourrage) dans les cellules ouvertes 6 se répartissent en s'équilibrant entre ces cellules par les orifices intercellules 17 et, tant qu'ils sont à une pression supérieure à celle qui règne dans les cellules fermées 13, ils produisent une introduction d'air sous pression 24 dans ces cellules, en soulevant le clapet 18 et en produisant dans les cellules 13 une pression de gonflage qui est illustrée par les petites flèches. Quand les pressions sont équilibrées de part et d'autre du clapet 18, celui-ci tend à reprendre sa place contre la nervure 16. Si la pression de bourrage baisse quelque peu par suite d'une modification des conditions de vol, le clapet 18 se ferme d'une manière pratiquement étanche et maintient la pression de gonflage des cellules fermées pendant une durée suffisante. La figure 8 représente en plan une voilure de parachute en forme d'aile, avec deux cellules ouvertes 31 séparées par une cellule fermée centrale 32 et flanquées de deux cellules fermées latérales 33. Là aussi, les parois séparant les cellules fermées des cellules ouvertes sont des nervures longitudinales 34 et 35 pourvues d'orifices à clapet 36, comme on l'a décrit plus haut. Les cellules 31 ont chacune une ouverture frontale 37 par laquelle entre l'air (indiqué par les flèches) pour gonfler d'abord les cellules ouvertes, puis les cellules fermées. Dans cette forme de réalisation, les cellules fermées latérales 33 sont reliées à la cellule centrale 32 par des conduits d'air 38 qui ont des parois souples mais qui, une fois sous pression, ont une certaine rigidité si éventuellement la pression baisse dans les cellules ouvertes 31.Ainsi, les conduites 38 forment des éléments gonflables de structure interne qui contribuent à maintenir la forme de la voilure dans des conditions de vol difficiles. Si de tels conduits sont disposés au-dessus et au-dessous d'une ouverture frontale 37, ils tendent à la maintenir ouverte dans de l'air turbulent. Ainsi, la combinaison des cellules fermées et de leurs conduits de liaison forme une structure relativement rigide qui empêche des déformations de la voilure et améliore aussi bien les performances que la sécurité. D'autre part, cette structure peut aussi supporter des éléments extérieurs gonflables qui peuvent jouer un rôle aérodynamique. Dans l'exemple de la figure 8, il s'agit de deux gouvernails de direction 39 qui sont gonflés par la pression intérieure des cellules 33. On peut aussi imaginer une variante de la voilure illustrée sur la figure 8, dans laquelle les cellules ouvertes 31 seraient limitées à la partie antérieure de l'aile et seraient fermées vers l'arrière par une paroi transversale, c'est-à-dire sensiblement perpendiculaire aux nervures 34 et 35 et disposée en face de l'ouverture frontale 37. On aurait ainsi, en arrière de cette paroi, une cellule fermée procurant encore une meilleure rigidité que les conduits 38. Une telle voilure selon l'invention serait donc formée essentiellement par une structure gonflable fermée, entourant des ouvertures frontales 37 réparties dans le bord d'attaque et reliée à ces ouvertures par des orifices de gonflage munis de clapets, pour être gonflée uniquement par la pression dynamique de l'air pendant son déplacement. La figure 9 est une vue frontale partielle d'une forme de réalisation d'un parachute selon l'invention dont la disposition générale est analogue à l'exemple de la figure 4, de sorte que les éléments correspondants portent les mêmes numéros de référence. Cependant, dans le cas de la figure 9, les suspentes 7' ne sont pas liées à toutes les nervures, mais seulement à certaines d'entre elles. On a donc ici quatre types de nervures. Les nervures 7, 16 et 20 sont liées à des suspentes 7' et elles supportent donc une charge, qu'elles transmettent à une cellule ouverte 6 ou à une cellule fermée 13. On peut les appeler des nervures de soutien. Le quatrième type est constitué par des nervures intermédiaires 40 (appelées aussi nervures de forme ou "inter-nervures") qui ne sont liées à aucune suspente.Elles ne supportent donc pas de charge et elles servent uniquement à maintenir le profil aérodynamique de la voilure. Ces nervures de forme peuvent s'étendre sur la totalité ou sur une partie seulement de la longueur entre le bord d'attaque et le bord de fuite. Par exemple, des nervures intermédiaires peuvent être prévues uniquement sur le tiers antérieur de la longueur du profil, spécialement pour maintenir un profil optimal du bord d'attaque des cellules fermées. En règle générale, plus il y a de nervures intermédiaires, plus le profil aérodynamique de la voilure peut se rapprocher de l'optimum et meilleur est le rendement. La figure 10 montre un exemple analogue à celui de la figure 9, mais dans lequel la cellule fermée 13 comporte deux nervures intermédiaires 40 entre les nervures de soutien 16 et 20. Ainsi, les cellules fermées ont une forme aérodynamique encore meilleure, qui respecte plus strictement le profil de base choisi par le concepteur du parachute. Les voilures souples selon l'invention peuvent également renfermer certains éléments rigides ou flexibles, amovibles ou non pour le pliage de la voilure. Il s'agit d'éléments tendant à empêcher des déformations intempestives du profil, en particulier dans la zone du bord d'attaque de la voilure, et à favoriser un gonflage rapide lors du déploiement. Des plaques insérées dans la partie avant des nervures, ou des baguettes insérées dans des gaines longitudinales et/ou transversales cousues le long de l'extrados et/ou de l'intrados peuvent être utilisées à cet effet. On peut aussi prévoir,dans une gaine longeant le bord d'attaque des cellules fermées, un boudin profilé en mousse synthétique, ou bien réaliser cette partie de voilure en une feuille relativement épaisse de matière synthétique semi-rigide, par exemple du type "Mylar" (marque déposée), tendant à prendre par élasticité la forme voulue. En outre, une aide au déploiement peut être assurée par une tige flexible s'étendant d'un bout à l'autre du bord d'autaque, ou par un boudin gonflable par la pression d'une cartouche à l'instant du départ. Bien que la description qui précède se rapporte essentiellement à des parachutes pour le vol de pente, c'est-à-dire le vol plané libre, il est évident que l'invention s'applique également à des appareils prévus spécifiquement pour le vol tracté ou vol ascensionnel, et même à des appareils motorisés utilisant une voilure souple gonflée par son déplacement dans l'air. Revendications 1. Voilure souple pour un parachute ou pour un appareil destiné au vol de pente, au vol ascensionnel ou au vol motorisé, agencée pour se gonfler en prenant un profil sensiblement en forme d'aile sous l'effet de son déplacement dans l'air et comportant - une paroi supérieure souple (4) formant une surface d'extrados entre un bord d'attaque (3) et un bord de fuite (2), - une paroi inférieure souple (5) formant une surface d'intrados et fixée à la paroi supérieure le long du bord de fuite, - des nervures formées par des parois s'étendant de l'avant à l'arrière entre la paroi supérieure et la paroi inférieure et fixées sur leur pourtour à ces deux parois de manière à diviser la voilure en cellules et à définir le profil de la voilure quand celle-ci est gonflée, - et des ouvertures frontales (10) disposées entre la paroi supérieure et la paroi inférieure dans la région du bord d'attaque pour permettre l'entrée de l'air entre ces deux parois par sa pression dynamique, caractérisée en ce que la paroi supérieure (4) et la paroi inférieure (5) sont jointes le long d'au moins une zone (15) du bord d'attaque, de manière à donner à la voilure un profil fermé dans cette zone, le reste du bord d'attaque (3) étant pourvu desdites ouvertures frontales (10, 37). 2. Voilure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit profil fermé est plus mince que le profil de la voilure dans la zone des ouvertures frontales. 3. Voilure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les parties de la voilure ayant un profil fermé comprennent une ou plusieurs chambres gonflables (13, 32, 33) qui sont séparées des ouvertures frontales par des parois de séparation (16, 34, 35) comportant des orifices d'admission (17) munis de clapets anti-retour pour maintenir ces chambres en pression. 4. Voilure selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites parois de séparation sont constituées par des nervures (16, 34, 35) situées chacune entre une cellule fermée (13, 32, 33) et une cellule ouverte (6, 31). 5. Voilure selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de passage de l'air (17, 38) d'une cellule fermée à une autre. 6. Voilure selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens passages de l'air comportent au moins un orifice (17) dépourvu de clapet. 7. Voilure selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que lesdits moyens de passage de l'air comportent au moins un conduit à parois souples (38) reliant deux cellules non contiguës (32, 33). 8. Voilure selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites parois de séparation comprennent au moins une paroi sensiblement perpendiculaire aux nervures (34, 35) et disposée en face d'une ouverture frontale (37). 9. Voilure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des nervures intermédiaires (40) situées entre lesdites nervures (7, 16, 20) et s'étendant longitudinalement à l'intérieur des cellules, sur la totalité ou seulement sur une partie de la distance entre le bord d'attaque et le bord de fuite. 10. Voilure selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément extérieur gonflable (39) orientable ou non, qui est relié à l'une desdites chambres gonflables (33) pour être gonflé à partir de cette chambre. 11. Voilure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que tous ses composants sont souples. 12. Parachute pour le vol de pente, le vol ascensionnel ou le vol motorisé, comprenant une voilure selon l'une des revendications précédentes, un dispositif d'attache d'une charge, et des suspentes reliant ce dispositif à des nervures de la voilure, caractérisé en ce que les suspentes (7') sont reliées à quelques-unes seulement des nervures (7, 16, 20, 40) de la voilure.