Brevet FR2636592A1 — publié le 19900323

La présente invention concerne une surface aérodynamique orientable pour un aéronef. Dans le cas des aéronefs sans servocommandes, tels que, par exèmple, ceux dénommés "commuter", les surfaces aérodynamiques orientables, comme les ailerons et les gouvernes de direction et de profondeur, sont actionnables par le pilote par l'intermédiaire d'organes de transmission appropriés. Pour réduire les efforts de manoeuvre exercés par le pilote lors du braquage desdites surfaces aérodynamiques, on associe, par exemple, à chacune d'elies un compensateur aérodnnamique, constitué généralement par un volet et artculé à l'arrière de adite surface. Ce volet peut ainsi occuper soit une position a?iané, dars le prolongerent ae la sur-face aérodynamique à laquelle il est associé, soit des pcsitions obliques par rapport à ladite surface. Le compensateur aérodynamique peut être commandé par une tringlerie reliant celui-ci à la structure de l'avion, l'orientation de la surface aérodynamique commandée par le pilote entrainant automatiquement et dans un sens opposé ie compensateur. Le compensateur peut être également directement actionné par le pilote par l'intermédiaire d'organes de transmission volontaire, tels qu'un palonnier couplé à une timonerie reliée au volet compensateur, celui-ci étant articulé sur la surface aérodynamique par une liaison appropriée. Le braquage de la surface aérodynamique est alors obtenu par la commande du volet compensateur et la liaison entre celui-ci et la surface. Par conséquent, quelle que soit la conception des moyens destinés à braquer ladite surface aérodynamique, le pilote doit exercer un effort relativement important sur l'organe de commande volontaire pour obtenir le braquage de la surface aérodynamique, et, maintenir éventuellement cet effort durant toute la manoeuvre. Cet effort est d'autant plus important que la surface aérodynamique à braquer est grande. Tel est notamment le cas des ailerons articulés aux ailes de l'aéronef, car les exigences de maniabilité en roulis dudit aéronef, imposées par les règlements, conduisent à adapter des ailerons présentant une grande surface. De la sorte, dans le cas des aéronefs sans servocommandes, ces ailerons doivent être fortement compensés.Les volets 90r.pensateurs permettent de diriruer les efforts que doigt exercer le pilote, mas ceux-oi restent malgré tout élevés. d'autant plus que, urar: un vol, le pilote doit nécessairement agir plusieurs fois sur les différentes surfaces de commande de l'aéronef. a présente invention a notamment pour objet de pallier cet inconvénient et concerne une surface aérodynamique or-.en- amble pour un aéronef permettant de réduire encore les efforts Wue e riote Oit exercer pour braquer les différentes surfaces aérodynamiques orientables d'un aéronef, et d'améliorer, de plus, la stabilité desdites surfaces aerooynar'iques et, donc, de l'aéronef. cet effet, la surface aérodynamique orientable pour un aéronef, telle qu'un aileron, articulée autour d'un axe à chaque aile dudit aéronef et à l'arrière de laquelle est associé un compensateur aérodynamique, ladite surface étant disposée en bout d'aile en étant directement actionnable par le pilote par des moyens de commande volontaire, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'elle comprend au moins une ailette fixée au voisinage de l'extrémité extérieure de la face supérieure de ladite surface aérodynamique et sensiblement -dans le prolongement de l'extrémité de l'aile, ladite ailette étant disposée dans un plan incliné tourné vers l'extérieur par rapport à ladite surface aérodynamique, en ayant sa direction générale sensiblement orthogonale à l'axe d'articulation de ladite surface. Ainsi, les ailettes associées respectivement aux surfaces aérodynamiques commandables d'un aéronef, telles que les ailerons situés respectivement en bout des ailes, engendrent chacune, grâce à leur agencement particulier, une force normale à leur plan qui tend à ramener la surface aérodynamique correspondant dans le plan de l'aile, dans le cas où cette surface aérodynamique en est écartée, ce qui accroît ainsi Sa stabiiité. La composante verticale de la force normale engendree par chaque ailette permet de réduire l'effort de braquage que doit exercer le pilote lors de l'actionnement de la surface aérodynamique, puisque cette composante verticale correspond alors à une force de portance supplémentaire. Par ailleurs, sous l'action d'une quelconque force transversale ayant tendance à faire déraper l'aéronef, il se développe sur l'ailette une force latérale qui peut annuler les effets parasites induits sur la surface aérodynamique par le dérapage. En outre, les ailettes procurent également un autre avantage puisqu'elles permettent de réduire la trainée de l'aéronef, de façon analogue aux ailettes habituellement prévues en bout des ailes, transversalement à celles-ci. Dans une configuration préférée de l'invention, chaque ailette forme avec la surface aérodynamique, à laquelle elle est fixée, un angle de l'ordre de 1200. De plus, la base de chacune desdites ailettes, fixée à la surface aérodynamique correspondante, peut s'étendre depuis le voisinage de l'axe d'articulation de ladite surface aérodynamique jusqu'à son bord de fuite. Avantageusement, pour des raisons aerodynamiques, chaque ailette présente un bord d'attaque incliné. De préférence, le bord d'attaque et la base de chaque ailette forme un angle d'environ 3O. De plus, chaque ailette présente un bord de fuite incliné vers l'extérieur, la base et le bord de fuite de chaque ailette formant approximativement un angle de 1050. Dans une variante de réalisation partculierement avantageuse, ladite surface aerodynamique, à laquelle est associée une ailette, comporte, e faton connue, une corne située dans ie plan de ladite surface et s'étendant a-Oela de l'axe d'articulation de la surface, du côté oppose et sensiblement dans la directiongénérale de ladite ailette, acite corne, lorsque ladite surface aérodynamique est dans le plan de l'aile, prolongeant le bout de l'aile en direction de son bord d'attaque. Ainsi, on améliore encore la stabilisé ce a surface aérodynamique puisque, comme ceia est connu, la corne joue ;e roule d'élément de compensation au même titre que celui fourni par le compensateur aérodynamique. Il en résulte que, en choisissant un compromis approprié entre la corne et ie compensateur aérodynamique, l'équilibre de la surface autour de son axe d'articulation et sa stabilité sont encore aecrus, et, l'actionnement de celle-ci, à laquelle est associée ladite ailette, se trouve facilité. Une telle réalisation de la surface aérodynamique autorise ainsi des braquages importants de celle-ci. Par ailleurs, on sait qu'il est avantageux que le moment de charnière de la surface aérodynamique par rapport à son axe d'articulation la reliant à l'aile soit linéaire le long de l'axe, notamment pour ne pas limiter le domaine de braquage de la surface aérodynamique. Or, les paramètres de vol influançant les coefficients du moment de charnière sont notamment les effets d'incidence et de dérapage. Pour s'affranchir de ces effets, le bord de l'extrados de ladite corne est plus éloigné du bout de l'aile que le bord de l'intrados de ladite corne, la zone de liaison joignant les deux bords étant inclinée. vantageusenent, ladite zone de liaison incliné est sensiblement rectiligne du bord de l'intrados au bord de 'extrados de ladIte corne. dans, ce profIl dextremite inclIné de la corne prolon- gelant la surface aérodynamique est peu sensible à l'effet d'incidence, tandis que l'ailette, associée à ladite surface aérodynamique et située dans le prolongement de la corne, permet de neutraliser l'effet perturbateur induit par le dérapage. De la sorte, grâce à la combinaison de la corne, dont le profil d'extrémité est incliné, et de l'ailette, le moment de charnière le long de l'axe d'articulation de la surface aérodynamique à l'aile de l'aéronef est linéaire Pfin d'optimiser ces résultats, la zone de liaison, joignant les deux bords de ladite corne, est sensiblement dans le même plan incliné que celui défini par l'ailette. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 illustre en perspective un aéronef dont les surfaces aérodynamiques commandables, telles que les ailerons situés en bout des ailes, sont chacune munies d'une ailette selon l'invention. Les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue ce dessus et une vue de face dudit aéronef illustré sur la figure 1. La figure 4 est une vue agrandie et partielle d'une des ailes dudit aéronef, dont la surface aérodynamique commandable présente une ailette selon l'invention. a figure 5 est une vue schématique de l'extrémité ce l'aile selon id flèche r de la figure 4. La figure 6 représente schématiquement une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5 et passant par l'axe d'artIcula- Ion de la surface aérodynamique à l'aIle de l'aéronef. La figure 7 représente, e perspective, une variante de réalisation de ladite surface aérodynamique partlculiere- ment avantageuse, équipée de ladite ailette et articulée à l'aile de l'aéronef. La figure & est une vue schématique en coupe de ladite surface aérodynamique selon ia ligne VIII-VIII de la figure 7. Les figures 9 et 10 représentent respectivement deux exemples de configuration de la surface aérodynamique illustrée sur la figure 7 en cours de vol. L'aéronef 1, montré sur les figures 1 à 3, comprend à chacune de ses ailes 2 et 3 une surface aérodynamique, telle qu'un aileron, respectivement 4 et 5. De même, l'empennage vertical 7 de l'aéronef présente une gouverne de direction 8, tandis que l'empennage horizontal 9 comporte deux gouvernes de profondeur 10. L'ensemble de ces ailerons et gouvernes permet au pilote de commander et contrôler les différents mouvements et trajectoires de l'aéronef, le braquage de ces ailerons et gouvernes s'effectuant directement par le pilote au moyen d'organes d commande volontaire, non représentés sur les figures, tels qu'un palonnier ou un manche relié à la surface aérodynamique correspondante par l'intermédiaire d'une timonerie ou analogue. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, les ailerons 4 et 5 sont munis de compensateurs aérodynamiques, respec t vexent 11 et 12 . La gouverne de direction 8 est, elle aussi, équipée d'un compensateur aérodynamIque 14. Le rôle de ces compensateurs, rappelé préalablement, est de diminuer les efforts exercés par le pilote pour braquer les surfaces aérodynamiques commandables. En se référant aux figures schématiques 4 à 6 qui montrent l'aile 3 de l'aéronef 1, l'aileron 5 est disposé en bout de l'aile et est monté pivotant sur celle-ci autour d'un axe d'articulation 15. De plus, le compensateur ou volet aérodynamique 12 est associé à l'arrière de l'aileron 5 en étant monté sur celui-ci autour d'un axe d'articulation 16. Les deux axes d'articulation 15 et 16 sont contenus dans le plan de l'aile 3 en étant, dans cet exemple de réalisation, parallèles entre eux et approximativement orthogonaux à l'axe de roulis 6 de l'aéronef. Selon l'invention, l'aileron 5 comprend une ailette 18, fixée au voisinage de l'extrémité extérieure 19 de la face supérieure 20 ou extrados de l'aileron 5 et disposée sensiblement dans le prolongement de l'extrémité 21 de l'aile 3. L'ailette 18 est agencée dans un plan incliné, tourné vers l'extérieur par rapport à l'aileron 5 et sa direction générale est sensiblement orthogonale à l'axe d'articulation 15 de l'aileron 5. Le mode de fixation de l'ailette 18 à l'extrémité extérieure 19 de l'aileron 5 peut s'effectuer par tout moyen mécanique approprié ou autre. Bien évidemment, comme on le voit en regard des figures 2 et 3, chaque aileron 4 et 5 est muni d'une ailette 18 disposée symétriquemen' par rapport à l'axe de roulis 5 de l'aéronef 1. Comme on le verra notamment en regard des figures 9 et C, les ailettes engendrent, de par eur agencement à ;'extrémité extérieure des ailerons, une force normale à leur plan qui permet de stabiliser naturellement les ailerons, et, dont la composante vertIcale, correspondant alors à une force de portance supplémentaire, facilite la manoeuvre des aiierons par le pilote via les organes de commande. Chaque ailette 18 forme avantageusement avec le plan de l'aileron auquel elle est fixée un angle A d'environ 1200. Par ailleurs, on voit notamment sur les figures 4 à 6 que la base 22 de chaque ailette, fixée à l'extrémité extérieure 19 de l'aileron, s'étend depuis le voisinage de l'axe d'articulation 15 de l'aileron sur l'aile jusqu'au bord de fuite 23 dudit aileron. L'ailette 18, rapportée à chaque aileron 4 et 5, présente un bord d'attaque 24 incliné, lequel forme avec la base 22 un angle B d'environ 300. De plus, chaque ailette présente un bord de fuite 25 qui est incliné vers l'extérieur en formant avec la base 22 un angle C d'environ 1050. Ces caractéristiques géométriques permettent d'optimiser les résultats recherchés et de favoriser l'écoulement de l'air au voisinage du bout de chaque aile et, par conséquent, de diminuer la trainée de l'aéronef. Dans la variante de réalisation de la surface aérodynamique illustrée sur la figure 7, l'aileron 5, monté sur l'aile 3 autour de l'axe d'articulation 15, comporte avantageusement une corne 28. Celle-ci est située dans le plan de l'aileron 5 et s'étend au-delà de l'axe 15, du coté opposé et sensi blement dans la direction générale de l'ailette 18. Dans la posItionreprésentée sur la figure 7, la corne 28 prolonge l'extrémité 21 de l'aile 3 en direction de son bord d'attaque. Par ailleurs, on voit sur la figure 8 que la corne 28 présente une section particulière. En effet, le bord 30 de ltextrados 31 de la corne 28 est plus éloigné de l'extré- mlté 21 de l'aile 3 que le bord 32 de l'intrados 33 de ladite corne. Les deux bords 30 et 32 sont reliés par une zone de liaison 34, alors inclinée et qui, dans ce mode de réalisation, est rectiligne en étant, de plus, située sensiblement dans le même plan incliné que celui défini par l'ailette 18. Sur les figures 9 et 10, qui représentent à titre d'exemple deux configurations opposées occupées par l'aileron 5, l'ailette 18, prévue en arrière de l'axe d'articulation 15 de l'aileron 5 sur l'aile 3, engendre une force F normale au plan de celle-ci. On voit donc que cette force F tend à ramener l'aileron 5 dans le plan de l'aile 3, si cet aileron en est écarté. Par conséquent, chaque ailette 18 fait office d'élément d'autostabilisation de l'aileron auquel elle est associée. De plus, la composante verticale de la force F correspond à une force de portance FP s'ajoutant à celle engendrée par l'aéronef et qui, du fait qu'elle agit sur l'aileron, participe ainsi à l'effort que doit exercer le pilote pour braquer l'aileron autour de son axe d'articulation 15 par l'intermédiaire des organes de commande volontaire .De ia sorte, la manoeuvre des ailerons, quelque soit le sens de braquage, est facilitée. De plus, sous l'action d'une quelconque force transversale (non représentée) ayant tendance à faire déraper l'aéronef, il se développe sur l'ailette une fcrce cui permet d'annuler les effets parasites indults sur la surface aérodynar..iue par le drapage. Par ailleurs, lorsqu'une corne 28, telle que décrite précédemment, prolonge l'ailercn 5 muni d'une ailette 18, on voit que, dans cette variante ae réalisation de l'aileron, la corne 28 contribue également à équilibrer l'aileron 5 autour de son axe d'articulation 15, au même titre que le fait le compensateur aérodynamique 12. L'effet de synergie créé par la corne 28 et le compensateur 12 autorise des braquages importants de l'aileron 5 par rapport à son axe d'articulation 15. Les forces aérodynamiques qui s'exercent sur l'aileron 5 lors de son braquage autour de l'axe d'articulation 15 sont compensées et équilibrées par celles délivrées par le compensateur 12, situé en arrière de l'axe 15, et par la corne 28, située en avant de l'axe d'articulation 15. De plus, la configuration de la zone de liaison 34 de la corne 28 est peu sensible à l'incidence, alors que l'ailette 18 neutralise l'effet perturbateur induit par le dérapage en engendrant la force F, celle-ci créant naturellement un moment de rappel aérodynamique favorisant les stabilités statique et dynamique de l'aileron et, donc, de l'aéronef. De la sorte, le moment de charnière de l'aileron 5 par rapport à son axe d'articulation est linéaire le long dudit axe. FEVENDICA TIONS 1 - Surface aérodynamique orientable d'un aéronef, telle qu'un aileron, articulée autour d'un axe (15) à chaque aile dudit aéronef et à l'arrière de laquelle est associé un compensateur aérodynamique (12), ladite surface (5) étant disposée en bout d'aile en étant directement actionnable par le pilote par des moyens de commande volontaire, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une ailette (18) fixée au voisinage de l'extrémité extérieure (19) de la face supérieure (20) de ladite surface aérodynamique (5) et sens-blemenv dans le prolongement de l'extrémité (21) de l'aIle, ladIte aIlette (18) étant disposée dans un pLan Incliné tourne vers l'extérieur par rapport à ladite surface aérodynamlque, e avant sa direction générale sensiblement orthogonale à l'axe c'articulation (15) de ladite surface. 2 - Surface selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque ailette (18) forme avec ia surface aérodynamique (5), à laquelle elle est fixée, un angle de l'ordre de 120 . 3 - Surface selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la base (22) de chacune desdltes ailettes (18), fixée à la surface aérodynamique correspondante, s'étend depuis le voisinage de l'axe d'articulation (15) de ladite surface aérodynamique (5) jusqu'à son bord de fuite (23). 4 - Surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque ailette (18) présente un bord d'attaque (24) incliné. 5 - Surface selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bord d'attaque (24) et la base (22) de chaque ailette (18) forme un angle d'environ 300. 6 - Surface selon l'une des revendications précédentes 1 à , caractérisée en ce que chaque ailette (18) présente un bord de fuite (25) incliné vers l'extérieur1 la base (22) et le bord de fuite (25) de chaque ailette formant approximative- ment un angle de 1050. 7 - Surface aérodynamique à laquelle est associée une ailette (18) telle que définie selon l'une quelconque des revendicatios précédentes 1 à 6, caractérIsée en ce qu'elie comporte, de façon connue, une corne (28) située dans le plan de ladite surface (5) et s'étendant au-delà de l'axe d'articulation (15) de la surface du côté opposé et sensiblement dans la direction générale de ladite ailette (18), ladite corne (28), lorsque ladite surface aérodynamique est dans le plan de l'aile, prolongeant le bout (21) de l'aile en direction de son bord d'attaque. 8 - Surface selon la revendication 7, caractérisée en ce que le bord (30) de l'extrados (31) de ladité corne (28) est plus éloigné du bout (21) de l'aile que le bord (32) de l'intrados (33) de la corne, la zone de liaison (34) joignant les deuxdits bords étant inclinée. 9 - Surface selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite zone de liaison (34) inclinée est sensiblement rectiligne. 10 - Surface selon l'une quelconque des revendications 8 ou 91 caractérisée en ce que ladite zone de liaison (34), joignant les deux bords de ladite corne, est sensiblement dans le même plan incliné que celui défini par l'ailette (18).