Brevet FR2613474A1 — publié le 19881007

ELEMENT DE VOILURE GONFLABLE. NOTAMMENT POUR UN ENGIN VOLANT La présente invention concerne un élément de voilure gonflable, initialement repllé, par exemple dans un caisson, et se déployant sur commande grâce au gonflement d'une structure souple et fermée, éventuellement rigidifiée par une Injection d'au moins une mousse. Un tel élément de voilure peut notamment équiper un engin volant. Un engin volant tel qu'un projectile ou un missile militaire est généralement équipé d'empennages, ailes ou ailettes, désignés par la suite par l'expression "éléments de voilure". Ces éléments de voilure équilibrent l'engin volant et stabffisent sa direction. ns facilitent en particulier le guidage d'un engin volant "intelligent" le long d'une trajectoire précise et préfixée. Un engin volant peut être - soit largué d'une roquette ou d'un cargo ; - soit expulsé d'un tube lanceur ou d'un canon. Les éléments de voilure de l'engin volant sont escamotés lorsque l'engin volant est encore à l'intérieur - soit de la roquette ou du cargo, où ils occupent ainsi moins de place - soit du tube lanceur ou du canon, dont le calibre correspond aux dimensions externes du corps de l'engin volant qui ne doit présenter aucune saillie. Ces éléments de voilure ne sont déployés qu'après le largage ou l'expulsion de l'engin volant et ce déploiement est effectué sur commande. On connait des éléments de voilure rabattables et se dépliant sur commande, destinés à équiper un engin volant. Ces éléments sont constitués de lamelles rigides, métalliques ou bien fabriquées dans des matériaux composites, qui se déplient de diverses façons. Un élément de voilure de ce type est par exemple décrit dans la demande de brevet français publiée sous le numéro 2 564 189. Un tel élément de voilure présente un gros inconvénient dû à la rigidité de ses composants : il occupe. un volume important avant son dépliement, et ceci, d'autant plus que sa surface, une fois dépliée, est grande. L'objet de l'invention est un élément de voilure destiné à équiper un engin de préférence volant ; cet élément de voilure est initialement replié ; il se déploie sur commande, grâce au gonflement d'une structure souple et fermée, reliée à la sortie de moyens de gonflement. Cette solution pallie l'inconvénient des éléments de voilure faisant partie de l'art antérieur. En effet, elle permet de déployer un élément de voilure de grandes dimensions par rapport au volume initialement occupé par le même élément de voilure replié, ctest-à-dire avant son déploiement. L'invention a plus précisément pour objet un élément de voilure d'un engin, à déploiement sur commande, caractérisé en ce qu'il comporte une structure souple, fermée, gonflable, reliée à la sortie de moyens de gonflement, le déclenchement de ces moyens provoquant le gonflement de ladite structure, et commandant ainsi le déploiement de l'élément de voilure. Des précisions, des particularités, et différentes variantes de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, à l'aide des figures qui représentent - la figure 1, une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un élément de voilure selon l'invention; - la figure 2, une coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'un élément de voilure selon l'invention; - la figure 3, une coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation d'un élément de voilure selon l'invention - la figure 4, une coupe longitudinale d'un quatrième mode de réalisation d'un élément de voilure selon l'invention - la figure 5, une partie d'une coupe transversale d'un mode de réalisation d'un élément de voilure selon l'invention;; - la figure 6, une coupe transversale daun premier mode de réalisation d'un caisson à l'intérieur duquel est initialement replié un élément de voilure selon l'invention - la figure 7, une coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation d'un caisson à l'intérieur duquel est initialement replié un élément de voilure selon l'invention; - la figure 8, une coupe transversale d'un mode de réalisation d'un dispositif de repliement d'un élément de voilure selon l'invention - la figure 9, une coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation d'un élément de voilure selon l'invention, se déployant de l'avant vers l'arrière de l'engin volant - la figure 10, une coupe analogue à celle de la figure 9, illustrant le cas où l'élément de voilure se déploie de l'arrière vers l'avant de l'engin volant. Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. La figure 1 représente une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un élément de voilure, selon l'invention, destiné à équiper un engin de préférence volant. Cet élément de voilure 1 est initialement replié, par exemple dans un caisson 2, par exemple externe au corps 3 de l'engin volant. Ce caisson 2 comporte un couvercle 4 qui est représenté ouvert. L'élément de voilure 1 comporte - un matériau souple et résistant 5, soit tissé comme par exemple une voile en matériau composite, par exemple en polyester, soit non tissé ; ce matériau est de préférence léger, et n'occupe de préférence qu'un faible volume lorsqu'il est replié - un bord d'attaque 6, constitué par exemple d'un fil souple résistant, par exemple métalllqu - des entretoises transversales et rigides 7, fabriquées par exemple en polyester rigide - une partie arrière rigide 8, solidaire du couvercle 4 du caisson 2. L'ensemble constitué du matériau souple 5, du bord d'attaque 6 et de la partie arrière rigide 8 forme une structure fermée 9, que l'on peut qualifier de "souple", bien qu'elle comporte la partie 8 rigide. Cette structure fermée et souple 9 est gonflable, et est reliée à la sortie de moyens de gonflement, consistant dans ce mode de réalisation, en un générateur de gaz 10, de préférence pyrotechnique. Un tel générateur de gaz 10 fait partie de l'art antérieur. L'élément de voilure 1 se déploie sur commande de l'avant vers l'arrière de l'engin volant, comme l'indiquent les flèches 11 et 12, le sens de déplacement de l'engin volant étant donné par la flèche 13. Le déploiement de l'élément de voilure 1 est provoqué par le déclenchement du générateur de gaz 10 ; celui-ci produit au moins un gaz qui - déverrouille, puis ouvre le couvercle 4 du caisson 2 et la partie arrière 8 de l'élément de voilure 1, à l'aide d'une crémaillère 14 - est débité dans la structure gonflable 9, ce débit étant illustré par les flèches 15. L'ouverture du couvercle 4 et de la partie arrière 8 de l'élément de voilure 1, après déverrouillage, est fortement aidée par le sens de déploiement de l'élément de voilure 1 : dès que l'extrémité avant de ce couvercle 4 dépasse du fuselage de l'engin volant, le coefficient aérodynamique de résistance à l'avancement (noté Cx) de l'engin volant est modifié, et cette différence de Cx provoque une ouverture extrêmement brutale du couvercle 4. Pour des ralsons analogues l'élément de voilure se déploie vlte et facilement. La partie arrière 8 n'aide donc que faiblement au déploiement de élément de voilure 1. La quantité de gaz injectée dans la structure 9 est préfixée, afin de mettre la structure 9 sous pression sans lul imposer de contraintes trop élevées qui risqueraient de déchirer le matériau 5, l'homme de l'art disposant de générateurs de gaz produisant une quantité de gaz préfixée. Ce matériau 5 doit bien évidemment être étanche vis-å-vis du gaz avec lequel la structure 9 est gonflée. Si ce matériau est poreux, et laisse passer ce gaz, il doit être imperméabilisé au préalable, par exemple par pulvérisation d'une couche fine, régulière, et étanche ; en général cette couche imperméable se trouve du côté du matériau 5 situé à l'intérieur de la structure 9. L'élément de voilure 1 se déploie donc jusqu'à ce que la totalité du gaz produit par le générateur de gaz 10 soit injectée dans la structure 9.Le déploiement de l'élément de voilure 1 est en outre 13mité par la tension du fil souple et résistant, constituant le bord d'attaque 6 : en effet le couvercle 4 du caisson 2 s'ouvre jusqu'à ce que ce fil soit tendu. Ce fil confère d'autre part à l'élément de voilure 1 un renforcement mécanique, la contrainte exercée sur la structure 9, lors du déploiement de cet élément de voilure 1, étant extrêmement brutale, comme cela a été expliqué précédemment. La forme de l'élément de voilure 1 essentielle d'un point de vue aérodynamique, est déllmitée, d'une part, par le bord d'attaque 6, et, d'autre part, par les entretoises transversales et rigides 7, qui limitent en particulier la largeur de cet élément de voilure 1. Ces entretoises 7 sont fixées au matériau 5. Avantageusement, ce matériau 5 est renforcé au niveau des fixations des éléments 7. La figure 2 représente une coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un élément de voilure 1 selon l'invention. La figure 2, comporte, outre les éléments 2 à 10 de la figure 1, un injecteur de mousse sous pression 16, et des moyens d'expulsion de gaz, comme par exemple une valve 17. Dans un premier temps, l'élément de voilure 1 de la figure 2 se déploie de la même manière que celui de la figure 1. Juste après un tel déploiement, l'injecteur de mousse 16 envoie dans la structure 9. au moins une mousse sous pression, expansible, qui se durcit très rapidement, c'est-à-dire dès son injection, par exemple par polymérisation. Cette injection est illustrée par les flèches 18 ; elle provoque l'expulsion du gaz, ayant été introduit dans la structure 9 par le générateur de gaz 10, hors de cette structure 9, grâce à la valve 17. La mousse est envoyée dans la structure 9 en quantité préfixée, afin de rigidifier la structure 9 sans lui imposer de contraintes trop élevées qui risqueraient de déchirer le matériau 5.La rigidification de la structure 9, par une telle injection de mousse rend l'élément de voilure 1 aussi solide qu'un élément de voilure tel que ceux appartenant à l'art antérieur, par exemple comme celui constitué de lamelles rigides se dépliant en éventail. Des Injecteurs de mousse en quantité préfixée, tels que l'injecteur 16, font partie de l'art antérieur. Un mode de réalisation d'un tel injecteur consiste par exemple à placer initialement dans l'injecteur deux composants séparés par une paroi cassable, par exemple en verre ; au moment de l'injection ces deux composants sont mis en contact l'un avec l'autre, par exemple en cassant la paroi ; le mélange obtenu subit une expansion et se durcit par polymérisation ; cette expansion et ce durcissement sont extrêmement rapides : ils peuvent ètre obtenus en moins d'une seconde. La figure 3 représente une coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation d'un élément de voilure 1 selon l'invention. la figure 3, comporte les éléments 2 à 9 de la figure 1, mais les moyens de gonflement consistent ici en un injecteur de mousse sous pression 16, tel que celui représenté sur la figure 2. Cette figure 3 comporte aussi un générateur de gaz 10, de préférence pyrotechnique, mais dont la sortie n'est pas reliée à la structure fermée, souple et gonflable 9. L'élément de voilure l de la figure 3 se déploie dans le même sens que celui de la figure 1. Le déploiement de I'élément de voilure 1 de cette figure 3 est provoqué par le déclenchement simultané - du générateur de gaz 10, produisant au moins un gaz qui déverrouille, puis ouvre le couvercle 4 du caisson 2 et la partie arrière 8 de l'élément de voilure 1, à l'aide d'une crémaillère 14, comme sur la figure 1 - de l'injection de mousse 16, débitant au moins une mousse dans la structure gonflable 9, ce débit étant illustré par les flèches 18. La quantité de mousse injectée dans la structure 9 est préfixée comme pour l'élément de voilure de la figure 2. Une mousse diffusant moins bien qu'un gaz, il est généralement inutile d'imperméabiliser le matériau 5. La figure 4 représente une coupe longitudinale d'un quatrième mode de réalisation d'un élément de voilure 1 selon l'invention. Cette figure 4 comporte les éléments 2 à 9 de la figure 1. Les moyens de gonflement de l'élément de voilure 1 de la figure 4 sont les mêmes que ceux de celui de la figure 3 ils consistent en un injecteur de mousse sous pression 16. La figure 4 comporte en outre un système 19 d'ouverture du couvercle 4 du caisson 2, par exemple comportant au moins un ressort, muni par exemple d'une goupille de cisaillement. Le déploiement de l'élément de voilure 1 de la figure 4 est analogue à celui de l'élément de voilure 1 de la figure 3, sauf en ce qui concerne le déverrouillage et l'ouverture du couvercle 4 du caisson 2 ; le système 19 - déverrouille le couvercle 4, par exemple par cisaillement du ressort faisant partie de ce système 19 - soulève légèrement ce couvercle 4, et le fait ainsi dépasser du fuselage de l'engin volant ; ceci entraine une différence de Cx, qui provoque une ouverture brutale du couvercle 4, comme cela a été expliqué dans la description de la figure 1. La figure 5 représente une partie d'une coupe transversale d'un mode de réalisation, par exemple l'un de ceux illustrés par les figures 1 h 4, d'un élément de voilure selon l'invention. Sur cette figure 5 sont représentés les entretoises transversales et rigides 7, qui limitent la largeur de l'élément de voilure 1. Cette figure 5 illustre à la fois le cas où la structure 9 est gonflée avec au moins un gaz, et celui où cette structure 9 est gonflée avec au moins une mousse. La figure 6 représente une coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'un caisson 2 à l'intérieur duquel est initialement replié un élément de voilure 1 selon l'invention destiné à équiper un engin de préférence volant. Ce caisson 2 est situé dans une cavité 20 pratiquée dans le corps 3 de l'engin volant, et ne présente ainsi aucune saillie dépassant du corps 3 de l'engin volant. Un engin volant équipé d'un élément de voilure 1 selon l'invention, initialement réglée dans un caisson 2 tel que celui de la figure 6, c'est-à-dire encastré dans le corps 3 de l'engin volant, peut être avantageusement expulsé d'un tube lanceur ou d'un canon. Après cette expulsion, le couvercle 4 du caisson 2 et la partie arrière 8 de l'élément de voilure 1 s'ouvrent, et simultanément, l'élément de voilure 1 se déploie. Cette ouverture et ce déploiement simultanés sont illustrés par la flèche 21. La figure 7 représente une coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation d'un caisson 2 à l'intérieur duquel est initialement replié un élément de voilure 1 selon l'invention destiné à équiper un engin de préférence volant. Ce caisson 2 est externe au calibre 3 de l'engin volant, et n'est pas adapté à une expulsion de cet engin volant hors d'un tube lanceur ou d'un canon. Un engin volant comportant un caisson 2 tel que celui de la figure 7 est de préférence largué d'une roquette ou d'un cargo. Une fois l'engin volant largué, le couvercle 4 du caisson 2 et la partie arrière 8 de l'élément de voilure 1 s'ouvrent, et simultanément, l'élément de voilure 1 se déploie. Cette ouverture et ce déploiement simultanés sont illustrés par la flèche 21. Un caisson 2 tel que celui de la figure 7 présente l'avantage de n'occuper aucune place à l'intérieur de l'engin volant. Les figures 1 à 4 comportent chacune, à titre d'exemple, un caisson 2 tel que celui de la figure 7, c'est-à-dire externe au calibre 3 de l'engin volant. La figure 8 représente une coupe transversale d'un mode de réalisation d'un dispositif de repliement d'un élément de voilure selon l'invention, destiné à équiper un engin de préférence volant. Cet engin volant comporte par exemple quatre éléments de voilure la, lb, le, et id, disposés en croix. Ces éléments de voilure li sont par exemple identiques. Seul l'élément de voilure la est représenté ; les éléments de voilure lb, 1c, et Id ne sont que schématisés à l'aide de pointillés. L'élément de voilure la comporte - une structure souple et fermée 9a, analogue à la structure 9 de l'une des figures 1, 2, 3 ou 4 ; cette structure 9a est gonflable ; elle est reliée à des moyens de gonflement qui ne sont pas représentés sur cette figure 8 ; elle est initialement repliée autour du corps 3 de engin; - une partie rigide 23a, destinée à lui donner une forme, en constituant en particulier une arène longitudinale de l'élément de voilure la. I1 comporte en outre, non représentés sur la figure 8 - des entretoises analogues à celles 7 de la figure 1 - un bord d'attaque analogue à celui 6 de la figure 1 - un système d'aide à son déploiement analogue à la partie 8 de la figure 1. Une membrane rigide 24 entoure le corps 3 de l'engin volant ainsi que les quatre éléments de voilure la, lb, lc, et ld repliés le long du corps 3. Cette membrane 24 est éjectable, des moyens d'éjection d'une telle membrane faisant partie de l'art antérieur. Les quatre éléments de voilure la, lb, lc et id se déploient simultanément sur commande - juste après l'éjection de la membrane 24 - grâce au déclenchement des moyens de gonflement de la structure 9a, et des structures souples, fermées et gonflables appartenant respectivement aux éléments de voilure lb, lc, et id. L'élément de voilure la, une fois déployé, est représenté en pointillés sur cette figure 8. La figure 9 représente une coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation d'un élément de voilure 1 selon l'invention, destiné à équiper un engin de préférence volant. Le sens de déplacement de l'engin volant est donné par la flèche 13. L'élément de voilure 1 se déploie de l'avant vers l'arrière de l'engin volant, comme l'indiquent les flèches 11. Le sens de déploiement de l'élément de voilure 1 schématisé sur la figure 9 est le même que celui de l'élément de voilure 1 de la figure 1. Comme cela a été expliqué dans la description de la figure 1, l'élément de voilure l se déploie vite et facilement, et la partie arrière rigide 8 de cet élément de voilure 1 n'aide que faiblement à ce déploiement. Le bord d'attaque 6 de l'élément de voilure 1 de la figure 9 est nécessairement souple ; il est par exemple constitué, comme celui représenté sur la figure 1, d'un fil souple et résistant. La figura 10 représente une coupe analogue à celle de la figure 9, illustrant le cas, non représenté sur les figures précédentes, où l'élément de voilure 1 se déploie de l'arrière vers l'avant de l'engin volant. Le sens de déploiement de l'engin volant est donné par la flèche 13. Celui du déploiement de l'élément de voilure 1 est indiqué par les flèches 23. L'élément de voilure 1 schématisé sur cette figure 10 se déploie beaucoup plus difficilement, et plus lentement que celui schématisé sur la figure 9. En effet, la résistance de l'air s'oppose à ce déploiement, qui doit être fortement aidé au moyen, par exemple, d'une partie rigide 22 située à l'avant de l'élément de voilure 1. Cette partie rigide 22 est l'analogue de la partie rigide 8 représentée en particulier sur la figure 9, et peut, par exemple, s'ouvrir pyrotechniquement à l'aide d'une crémaillère comme la partie rigide 8 de la figure 1. En outre, cette partie rigide 22 comporte un profil aérodynamique, et constitue ainsi le bord d'attaque 6 de l'élément de voilure 1 de cette figure 10. Un tel bord d'attaque est plus précis et plus solide qu'un bord d'attaque tel que celui de la figure 9 et constitué d'un fil souple et résistant. R E V E N D I C A T I O NrS 1. Elément de voilure (1) d'un engin, à déploiement sur commande, caractérisé en ce qu'il comporte une structure (9) souple, fermée, gonflable, reliée à la sortie de moyens de gonflement, le déclenchement de ces moyens provoquant le gonflement de ladite structure (9), et commandant ainsi le déploiement de -l'élément de voilure (1). 2. Elément de voilure (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure (9) est gonflée avec au moins un gaz sous pression débité en quantité préfixée par un générateur de gaz (10). 3. Elément de voilure (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de gaz (10) est pyrotechnique. 4. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un injecteur (16) d'au moins une mousse sous pression, lequel injecteur (16) introduit dans la structure (9), juste après le gonflement de celle-ci avec le gaz, la mousse en quantité préfixée, qui se durcit dès son injection et rigidifie ainsi la structure (9), l'injection de la mousse expulsant le gaz hors de la structure (9). 5. Elément de voilure (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure (9) est gonflée avec une mousse introduite en quantité préfixée par un injecteur (16) d'au moins une mousse sous pression, cette mousse se durcissant dès son injection et rigidifiant ainsi la structure. 6. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la mousse se durcit par polymérisation. 7. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments rigides (6, 7, 8 ; 22, 7) lui donnant une forme. 8. Elément de voilure (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments rigides (7) constituent des entretoises limitant la largeur de l'élément de voilure (1) et lui imposant une forme. 9. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'élément rigide (6) constitue un bord d'attaque. 10. Elément de voilure -(1) selon l'une des revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que l'élément rigide (8) constitue un bord de fuite. 11. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'élément rigide (22) constitue un bord d'attaque. 12. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments rigides (8 ; 22) aidant à son déploiement. 13. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications 1 à 10 ou 12, caractérisé en ce qu'il s'ouvre de l'avant vers l'arrière de l'engin. 14. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications 1 à 8 ou 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il s'ouvre de l'arrière vers l'avant de l'engin 15. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant de se déployer sur commande, il est replié à l'intérieur d'un caisson (2). 16. Elément de voilure (1) selon la revendication 15, caractérisé en ce que le caisson (2) est encastré dans le corps (3) de l'engin, et ne présente aucune saillie extérieure au calibre de cet engin. 17. Elément de voilure (1) selon la revendication 15, caractérisé en ce que le caisson (2) est extérieur au calibre de l'engin, et n'occupe aucune place à l'intérieur de l'engin. 18. Elément de voilure (1) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'avant son déploiement: - il est entouré d'une membrane (24) rigide et éjectable; - la structure (9) est repliée autour du corps (3) de l'engin, et à l'intérieur de la membrane (24). 19. Engin volant, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de voilure (1) selon l'une des revendications précédentes.