Brevet FR2659433A1 — publié le 19910913

-1- PERFECTIONNEMENTS A DES EMPENNAGES A AILETTES DEPLOYABLES La présente invention se rapporte à des empennages comprenant une pluralité d'ailettes régulièrement réparties sur le pourtour d'un engin et articulées autour d'axes orientés longitudinalement Elle concerne plus particulièrement l'ouverture conjuguée de ces ailettes. Les empennages à ailettes déployables apportent une réponse satisfaisante aux problèmes de stockage, d'emport, de tir ou d'éjection de missiles, munitions ou sous-munitions, ainsi qu'aux impératifs aérodynamiques. Le fait que les ailettes soient articulées autour d'axes orientés longitudinalement offre l'intérêt de pouvoir les loger dans le calibre de l'engin. La demande de brevet français N O 87 09454, au nom de la présente demanderesse, concerne des empennages déployants du type ci-dessus défini, dans lesquels chaque ailette est apte à pivoter, de façon conjuguée avec les autres, d'une position rabattue à une position déployée grâce à des moyens de pivotement comprenant une bague annulaire pouvant tourner autour de l'axe de révolution de l'engin, des moyens de transmission du mouvement de rotation de la bague en mouvement de pivotement des ailes, et des moyens de mise en rotation de la bague Ces empennages sont des systèmes "tout ou rien", c'est-à-dire que les ailettes ne sont susceptibles d'occuper de manière contrôlée que la position de fermeture ou la position de totale ouverture, et que le passage entre les deux positions est quasi instantané De ce fait, on ne peut les utiliser autrement que pour la fonction pour laquelle ils ont été conçus, à savoir assurer la stabilité en vol. L'invention a pour objet d'apporter des pefectionnements à ce type d'empennage à ailettes -2- déployables, en vue d'en élargir leur domaine d'application, notamment de les rendre utilisables: pour une optimisation de trajectoire ou un contrôle en vol de celle-ci, par exemple en fonction de critères de vol; ou bien pour le freinage et l'arrêt en rotation autour de son axe de révolution d'un engin animé d'un tel mouvement en vol, cette opération étant communément appelée "déspinage". Conformément à l'invention, un empennage comportant des ailettes déployables régulièrement réparties sur le pourtour d'un engin, et articulées autour d'axes orientés longitudinalement, ainsi qu'un dispositif d'ouverture conjuguée des ailettes, est caractérisé en ce que ce dispositif comprend: un élément circulaire transversal centré sur l'axe longitudinal de l'engin; des moyens de transmission entre cet élément circulaire et la base de chaque ailette, lesquels moyens de transmission assurent pour toute position angulaire de l'élément circulaire entre des première et seconde positions angulaires extrêmes correspondant respectivement à la fermeture et à la complète ouverture des ailettes, des positions identiques et stables de toutes les ailettes; et un moyen d'entraînement dudit élément circulaire, apte à le déplacer en rotation dans les deux sens entre lesdites première et seconde positions angulaires extrêmes, et à le maintenir dans une position quelconque entre ces deux positions. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des dessins annexés, dans lesquels: -3- la Fig 1 est une vue schématique et partiellement en coupe axiale d'un engin doté d'un empennage selon l'invention, la Fig 2 est une vue schématique illustrant le système d'ouverture des ailettes de l'empennage, et la Fig 3 est une vue semblable à la Fig 1, mais illustrant un autre arrangement d'un empennage selon l'invention dans un engin. Dans les dessins, les mêmes références ont été utilisées partout pour désigner les mêmes éléments. Un empennage conforme à l'invention comprend une pluralité d'ailettes 2 réparties sur le pourtour d'un engin 1 et articulées sur des axes Y-Y orientés longitudinalement De préférence, les ailettes sont en nombre pair pour être diamétralement opposées deux à deux, afin que les efforts aérodynamiques sur chacune dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture soient compensés par les efforts aérodynamiques s'exerçant sur l'ailette opposée De plus, en position de fermeture, elles sont logées complètement dans le calibre de l'engin 1. Chaque ailette 2 comporte à sa base un pignon 2 a centré sur l'axe Y-Y et engrené sur le pourtour d'une bague 3, centrée elle-même sur l'axe longitudinal ou axe de révolution X-X de l'engin 1. Selon l'invention, la bague 3 est reliée à l'arbre 4 a d'un moteur-couple 4 qui a pour fonction de l'entraîner en rotation entre une première position angulaire correspondant à la fermeture des ailettes et une seconde position angulaire correspondant à leur complète ouverture Le moteur 4 a également pour fonction d'assurer le maintien de la bague 3 dans une position angulaire intermédiaire quelconque, à laquelle correspond une position d'ouverture partielle identique de toutes les ailettes, telle qu'illustrée en traits interrompus à -4- la Fig 2 Dans une forme de réalisation préférée, et comme représenté dans les dessins, le moteur 4 est monté sur l'axe longitudinal de l'engin 1, et la bague 3 est dentée sur son pourtour interne, sa liaison avec l'arbre 4 a étant établie par un pignon 5 porté par celui-ci et un pignon intermédiaire 6 D'autre part, le moteur- couple 4 est commandé à partir d'une unité de commande 7 de l'engin, la jonction électrique comportant, par exemple, des contacts rotatifs 8. A la Fig 1, l'empennage est intégré à l'engin 1, à savoir que les ailettes 2, la bague 3, le moteur 4 et les moyens de transmission 5, 6 sont montés à même le corps de l'engin 1. Dans cet arrangement, l'empennage peut être utilisé pour remplir de façon distincte deux fonctions: dans un cas, influer sur la trajectoire d'un engin non animé en vol d'un mouvement de rotation sur lui-même; dans l'autre cas, sur un engin animé d'un tel mouvement de rotation sur luimême, assurer en fin de vol le freinage et l'arrêt de ce mouvement (déspinage). Dans le premier cas, la commande d'ouverture évolutive des ailettes au moyen du moteur 4 peut être préprogrammée en fonction uniquement du temps de vol, ou, de préférence, être fonction de critères de vol dont le traitement a lieu dans l'unité 7 En cours de fonctionnement de l'empennage, le mouvement des ailettes est susceptible d'être commandé indifféremment dans le sens de l'ouverture et dans le sens de la fermeture, de même que les ailettes peuvent être immobilisées pour une période donnée quelconque en position d'ouverture intermédiaire Le système ainsi utilisé permet notamment d'accorder la traînée en fonction de la vitesse de vol, par un déploiement des ailettes minimal au départ de l'engin quand la vitesse est élevée, et augmentant à mesure que la vitesse diminue Il permet également de -5- contrôler dans une certaine mesure la longueur de la trajectoire, par exemple en fonction des conditions de vol. Dans l'application au "déspinage", l'empennage reste fermé jusqu'à la phase de vol terminale L'instant de son entrée en jeu peut être, comme dans le cas précédent, préprogrammé en fonction du temps de vol, ou bien déterminé en fonction de critères de vol traités dans l'unité 7 A partir de cet instant, l'ouverture des ailettes 2 est contrôlée de manière à être progressive à mesure que la vitesse de rotation diminue, faute de quoi l'empennage serait incapable de supporter sans casse les importants efforts aérodynamiques de départ s'exerçant sur les ailettes complètement déployées. Inversement, comparé à un empennage déployant du type "tout ou rien" mentionné précédemment, et qui comporterait des ailettes dimensionnées suffisamment petites pour résister à pleine ouverture aux efforts aérodynamiques de départ, l'empennage de l'invention, par l'ouverture progressive des ailettes à mesure que la vitesse de rotation diminue, assure un "déspinage" beaucoup plus rapide A noter, de plus, la possibilité offerte par l'invention d'utiliser le même empennage indifféremment à l'une ou l'autre des deux fonctions ci-dessus exposées, puisqu'aucune ne requiert de caractéristique propre (telle que caractéristique de dimensionnement des ailettes) par rapport à l'autre Il en découle un avantage évident du point de vue de la fabrication. A la Fig 3, l'empennage qui comporte les mêmes éléments que précédemment, arrangés de la même façon, n'est plus monté à même le corps 1 de l'engin, mais dans un bloc de queue lb libre en rotation autour de l'axe X-X par rapport au corps proprement dit la de l'engin, par l'intermédiaire de roulements 9 Les contacts rotatifs 8 qui n'étaient que préférentiels dans l'exemple -6- de réalisation de la Fig 1 sont ici nécessaires pour assurer la commande du moteur 4 à partir de l'unité 7. Cet arrangement rend l'empennage utilisable pour influer de façon contrôlée sur la trajectoire d'un engin, lequel est animé en vol d'un mouvement de rotation sur lui-même: au départ, l'ensemble de l'engin, c'est- à-dire le corps principal la et le bloc de queue lb, est animé de ce mouvement de rotation sur lui-même. Dans une première phase, l'empennage accomplit le "déspinage" du seul bloc de queue lb par ouverture progressive des ailettes 2 Une fois ce "déspinage" réalisé, l'empennage peut opérer comme précédemment exposé à propos de l'engin de la Fig 1, c'est-à-dire influer sur la trajectoire de l'engin 1 de façon préprogrammée en fonction du temps de vol, ou bien en fonction de critères de vol traités dans l'unité 7. Des moyens d'embrayage peuvent en outre être prévus entre le bloc de queue lb et le corps la, commandables à partir de l'unité 7 Ces moyens d'embrayage permettent alors de réaliser le "déspinage" du corps la de la façon suivante a un instant donné de la phase de vol terminale, les ailettes 2 sont rétractées, au moins partiellement, puis sont actionnés les moyens d'embrayage, ce qui a pour effet de remettre en rotation le bloc de queue lb, en ensemble avec le corps la Suite à cela, les ailettes 2 sont redéployées progressivement pour réaliser le "déspinage" de l'ensemble du corps la et du bloc de queue lb Par conséquent, dans cette forme de réalisation, l'empennage est apte à effectuer successivement dans un engin tournant sur lui-même les deux fonctions ci-dessus exposées d'influer sur la trajectoire et d'arrêter la rotation sur lui-même de l'engin. -7- REVENDICATIONS 1) Empennage prévu dans un engin tel que missile, munition, sous-munition, etc, comportant des ailettes déployables ( 2) régulièrement réparties sur le pourtour de l'engin ( 1) et articulées autour d'axes (Y-Y) orientés longitudinalement, ainsi qu'un dispositif d'ouverture conjuguée des ailettes, caractérisé en ce que ce dispositif comprend: un élément circulaire transversal ( 3) centré sur l'axe longitudinal (X-X) de l'engin; des moyens de transmission entre l'élément circulaire ( 3) et la base de chaque ailette ( 2), lesquels moyens de transmission assurent pour toute position angulaire de l'élément ( 3) entre des première et seconde positions angulaires extrêmes correspondant respectivement à la fermeture et à la complète ouverture des ailettes ( 2), des positions identiques et stables de toutes les ailettes ( 2); et un moyen d'entraînement de l'élément circulaire ( 3), apte à le déplacer en rotation dans les deux sens entre lesdites première et seconde positions angulaires extrêmes, et à le maintenir dans une position quelconque entre ces deux positions, en vue de permettre l'utilisation de l'empennage pour l'optimisation ou le contrôle en vol de la trajectoire, ainsi que pour le freinage et l'arrêt en rotation d'un engin tournant sur lui-même. 2) Empennage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'entraînement est un moteur- couple ( 4). 3) Empennage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ailettes ( 2) sont en nombre pair et diamétralement opposées deux à deux. -8- 4) Empennage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ses éléments ( 2 à 6) sont montés à même le corps de l'engin ( 1). ) Empennage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ses éléments ( 2 à 6) sont montés dans un bloc de queue (lb) libre en rotation autour de l'axe de révolution (X-X) de l'engin par rapport au corps proprement dit (la) de ce dernier. 6) Empennage selon la revendication 5, caractérisé en ce que sont en outre prévus des moyens d'embrayage entre le corps proprement dit (la) de l'engin et le bloc de queue (lb). 7) Empennage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est commandé de façon préprogrammée en fonction du temps de vol à partir d'une unité de commande ( 7) de l'engin ( 1). 8) Empennage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est commandé à partir d'une unité de commande ( 7) de l'engin ( 1), en fonction de critères de vol traités dans l'unité ( 7).