Brevet FR2677326A1 — publié le 19921211

La présente invention concerne un dispositif permettant l'aide au décollage et à l'appontage d'avions à réaction, à voilure convention nelle ou "Delta", ainsi que des avions à hélice embarqués sur un porte avions. Sur un porte-avions, du fait de la longueur réduite de la piste d'envol, il est nécessaire d'assister l'avion à la prise de vitesse afin de lui assurer une portance ailaire suffisante, ainsi qu'une prise d'al titude rapide compatible à un décollage dans les conditions optimales de sécurité. Trois types d'aide au décollage sont utilisés - La catapulte à vapeur (la plus utilisée) - Le tremplin (plus récent que la catapulte). Le pont du porte avions forme un tremplin sur l'avant du navire. - La fusée d'appoint au décollage (utilisée dans des cas très particuliers). Le tremplin nécessite une grande longueur de pont. La zone d'ac célération étant supérieure de 2 à 2,5 fois celle d'une catapulte. I1 ne permet pas le décollage d'avions à hélice et ne peut être utilisé que par des avions à réaction de forte poussée, ce qui limite d'autant les possibilités d'embarquement. La catapulte permet quant à elle le décollage de tous types d'a vions du type embarqué, à réaction comme à hélice, et ce sur des distances d'accélération de l'ordre de 50 à 100 mètres. En contrepartie, ce sont des systèmes très délicats nécessitant une maintenance importante et gros consommateurs d'énergie, donc coûteux. Dans tous les cas, ces dispositifs n'ont d'utilité qu'au décolla ge et restent inopérants lors des appontages. Or, du fait de la longueur réduite de la piste d'envol, les avions, particulièrement à réaction et d'autant plus ceux du type "Aile Delta", sont obligés, afin de réduire leur vitesse d'approche au maxi mum et cela sur une faible distance, de se présenter en bout de piste en position de "Cabré" relativement important. Du fait de cette position, dès que le train d'atterrissage arrière entre en contact avec la piste, il s'ensuit un déplacement du centre de gravité de l'appareil sur l'a vant. Le train d'atterrissage avant entre en contact à son tour avec la piste violemment. De ce fait, et plus particulièrement pour les avions du type "Aile Delta", un renforcement du train et de certains éléments de la cellule sont nécessaires, d'où un surcoût non négligeable du prix des appareils.De plus, un avion de l'Armée de l'Air ne peut être utilisé sur un porte-avions du fait qu'il ne possède pas les renforcements nécessaires à l'appontage, comme dit précédemment. Enfin, et du fait des renforcements divers nécessaires, il y a augmentation de la masse de l'appareil au détriment de son armement ou de son autonomie. De par cet état de faits, les avions embarqués sur porte-avions ne sont pas identiques à ceux utilisés à terre dans l'Armée de l'Air, d'où une incompatibilité entre ces avions et l'impossibilité, en cas de besoin, d'utiliser les avions de l'Armée de l'Air à bord de porte-avions Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. I1 repose sur le principe de la sustentation par coussin d'air L'avion, tant au décollage qu'à l'appontage, évolue, au niveau du pont du navire, sur un courant d'air ascendant créé artificiellement. Ce courant d'air ascendant a une puissance maximale et dégressive en bout de piste (décollage ou premier contact d'appontage) et minimale en fond de piste (côté point fixe et fin de roulement d'appontage). Ainsi, au décollage, l'avion (quel qu'en soit le type) et selon sa progression vers l'extrémité de la piste, se trouvera de plus en plus soulagé de sa pesanteur par la force ascensionnelle du courant d'air artificiel qui lui permet d'accroître sa vitesse du fait d'une portance ailaire accrue, ainsi que sa vitesse ascensionnelle. En bout de piste, î'àvion se trouve dans la zone de courant d'air ascensionnel maximum, il se trouve à une altitude par rapport au pont du navire, ainsi qu'à une vitesse de décollage et ascensionnelle maximale, permettant son décollage dans les meilleures conditions et avec le maximum de sécurité. A l'appontage, l'effet inverse s'applique. L'avion dès son arri ,vée à la verticale de Il extrémité de la piste, entre dans le courant d'air ascensionnel artificiel qui augmente sa portance ailaire. Il peut de ce fait réduire sa position de "Cabré", ainsi que sa vitesse. Au fur et à mesure de sa progression, la poussée verticale du courant d'air diminue, son altitude également et son entrée en contact avec le pont s'effectue en douceur. Le train d'atterrissage avant, ainsi que la cellule ne subissent plus le choc à l'appontage et n'ont pas besoin d'être renforcés.De ce fait, tout type d'avion peut être embarqué sans mofification particulière et quel que soit le type de voilure De plus, et après que le train avant soit entré en contact avec la piste, l'avion entre dans une zone dépressionnaire créée par l'aspiration de l'air de sustentation, qui a pour effet de plaquer l'appareil à la piste, d'augmenter l'adhérence de son train sur la piste et de diminuer l'effet de vent traversier. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'aide au décollage ainsi qu'à l'appontage d'avions embarqués sur un porte-avions, caractérisée en ce que l'aide au décollage, comme à l'appontage, s 'effet tue par l'intermédiaire d'un courant d'air ascendant créé artificiellement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une dépression artificielle, créée par l'aspiration de l'air de sustentation, sert à plaquer l'avion sur la piste, à augmenter son adhérence, à limiter sa dérive due à des vents de travers éventuels lors d'appontage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le courant d'air ascensionnel artificiel est pulsé sous les ailes de l'avion par une ou plusieurs gaines placées, soit de part et d'autre de la piste, soit intégrées à même cette dernière. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les gaines ou rampes de soufflage sont pourvues d'ouvertures de sortie d'air progressives, permettant de créer un courant d'air ascensionnel, de poussée elle-même progressive. Suivant une autre caractéristique de l'invention, une rampe d'aspiration de l'air de sustentation intégrée à la piste et disposant d'une ouverture progressive, permet de créer une dépression au niveau de celle ci. Dépression progressive tout comme la prise d'air qui sert à la générer. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'air de sustentation, lors des opérations de décollage, est aspiré par une gaine reliée à une bouche sur le flanc du navire, ceci afin de ne pas créer de dépression au niveau de la piste lors des opérations de décollage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'air artificiellement pulsé sous les ailes de l'avion, est généré par une soufflante mue par un turbo-propulseur ou un turbo-moteur d'hélicoptère, voire par tout autre moyen d'entraînement. La poussée ascensionnelle peut également être générée par un ou plusieurs réacteurs d'avions. La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'un mode de réalisation d'un dispositif d'aide au décollage et à l'appontage d'avions embarqués sur porte-avions représenté schématiquement, à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue en plan d'un porte-avions équipé de deux pistes d'envol et d'appontage. - La figure 2 est une vue plongeante d'une piste équipée de deux rampes latérales destinées au soufflage de l'air de sustentation ainsi que d'une rampe d'aspiration à ouverture progressive intégrée à la piste destinée à créer une zone de dépression utilisée lors des appontages. - La figure 3 est une vue en coupe de la piste représentée sur la figure 2 suivant A-A. - La figure 4 est une vue plongeante d'une piste équipée d'une rampe de soufflage de l'air de sustentation intégrée à la piste ainsi que d'une rampe d'aspiration à ouverture progressive intégrée à la piste et destinée à créer une zone de dépression utilisée lors des appontages. - - La figure 5 est une vue en coupe de la figure 4 suivant A-A. - - La figure 6 est une vue en coupe de la figure 4 suivant B-B (version phase de Décollage). - La figure 7 est une vue en coupe de la figure 4 suivant B-B ( version phase d'Appontage). Selon la figure 1, une piste (2) équipée de part et d'autre de ue deux rampes de soufflage dtair de sustentation (1) ainsi/ d'une rampe d'aspiration à ouverture progressive (7) alimentée en air en phase de décollage par une gaine (4) via un orifice latéral à la coque (9) un déflecteur de jet (8) se trouve placé en bout de piste lors des décollages. L'air de sustentation est aspiré en (7) phase d'Appontage par la soufflante (3). En phase de Décollage l'air est aspiré en (9) par 1' intermédiaire de la gaine (4). Selon la figure 2, représentant en vue plongeante une piste (2) équipée de deux rampes de soufflage (1) de l'air de sustentation (6) créant une zone de surpression suivant une variation (10) au dessus de la piste par l'intermédiaire de la soufflante (3) d'une gaine (4) et d'un orifice extérieur à la piste (9). L'air de sustentation (6) est aspiré par l'orifice (9) conduit par la gaine (4) à la soufflante (3) en phase de décollage. De ce fait la rampe à ouverture progressive (7) destinée à créer une dépression lors des opérations d'appontage est neutralisée. Selon la figure 3, représentant une coupe suivant A-A de la fig 2, deux rampes (1) insufflent l'air de sustentation (6) sous les ailes de l'avion. Les rampes (1) sont incorporées à la piste (2). Selon la figure 4, représentant en vue plongeante une piste (2) équipée d'une rampe de soufflage (1) de l'air de sustentation (6) créant une zone de surpression suivant une variation (10) au dessus de la piste (2) par l'intermédiaire de la soufflante (3) d'une gaine (4) et d'un orifice (9). La rampe de soufflage (1) se trouve intégrée à la piste (2). Une rampe de dépression à ouverture progressive (7) sert à amener l'air à la soufflante (3) en phase d'appontage.La gaine (4) et l'orifice (9) étant alors hors service. Selon la figure 5, représentant une coupe suivant A-A de la fig 4, la rampe (1), intégrée à la piste (2), insuffle l'air de sustentation (6) sous l'avion (5). La conception est identique pour la rampe de dépression (7). Selon la figure 6, représentant une coupe suivant B-B de la fig 4 l'avion (5) est représenté en phase de décollage.. L'air de sustentation (6) est amené à la soufflante (3) par la gaine (4). Il est insufflé par la rampe (1) incorporée à la piste (2) sous l'avion (5). La pression de l'air de sustentation (6) est dégressive suivant une courbe (10). L'avion (5), au fur et à mesure de sa progression et de son accélération en direction du bout de piste se trouve repoussé vers le haut par le courant ascendant (6). Sa portance ailaire augmente au fur et à mesure de son avance; son altitude s'accroît,ainsi que sa vitesse et son décollage en est grandement facilité. Selon la figure 7, représentant une coupe suivant B-B de la fig 4, l'avion (5) est représenté en phase d'appontage. L'air de sustentation (6) crée une zone de surpression suivant une courbe de pression (10). L'avion (5) arrive dans ladite zone en position de "Cabré" et sa portance ailaire se trouve aussitôt accrue. De ce fait, il peut aussitôt réduire son "Cabré" et se placer à l'horizontale par rapport à la piste d'appontage, il se trouve sustenté par le souffle de l'air (6) dont la pression est décroissante. Son entrée en contact avec la piste (2) s'effectue en douceur. Dès que l'avion (5) a dépassé la zone de la soufflante (3), il entre dans la zone de dépression dégressive suivant une courbe de dépression (11) qui a pour effet de le plaquer à la piste (2), d'augmenter l'adhérence du train d'atterrissage et de maintenir sa trajectoire malgré un vent de travers.La dépression suivant la courbe (11) est créée par l'aspiration de l'air au travers de la piste (2) par l'intermédiaire de l'ouverture (7). La soufflante (3) peut bien entendu être placée à l'extérieur de l'axe de la piste, l'air étant alors amené aux rampes de soufflage par des gaines. Cela peut présenter l'avantage de disposer de la zone de depression juste à la suite de la zone de surpression et sustentation sans espace neutre entre les deux. Cette solution peut présenter un avantage en phase d'appontage. Les différents modes de réalisation représentés dans les figures 6 et 7 indiquent clairement qu'aucune liaison mécanique n'intervient entre l'avion et le porte-avions, tant en phase de décollage que d'appontage, ce qui n'est pas le cas avec une catapulte. Ici, seul l'air sert de moyen de liaison entre l'avion et le porte-avions. De par làmême, il est facile de constater que ce type de dispositif peut être utilisé avec tous les types d'avions, tant du point de vue voilure que propulsion. L'avion étant porté par un flux d'air, tant au DECOLLAGE qu'à l'APPONTAGE, et toujours en "douceur". Il n'y a pas lieu de prévoir des renforcements de cellule ou train d'atterrissage. Les avions de toutes armes peuvent être utilisés suivant les besoins. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant l'aide au décollage et à l'appontage d'avions embarqués sur Porte-Avions, caractérisé en ce que l'avion (5) est sustenté par un courant d'air (6), créé par une soufflante (3) qui aspire l'air et l'amène à une rampe (1) placée sous ou latéralement à la piste d'envol (2) afin de l'insuffler sous l'avion (5). L'aspiration (7) de l'air au niveau de la piste (2) crée une zone de dépression, suivant une courbe de dépression (11) qui plaque l'avion (5) sur la piste (2), augmentant son adhérence à celle-ci et par là même diminuant sa distance d'arrêt au sortir de la zone de sustentation (10) et cela lors des opérations d'appontage. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rampes de soufflage (1) de l'air de sustentation (6) sont disposées de part et d'autre de la piste (2), ou intégrées à celle-ci. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les rampes de soufflage (1) sont pourvues d'ouvertures de sortie d'air progressives. 4) Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la pression de l'air de sustentation (6) suit une courbe progressive suivant (10). 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de sustentation (6) aspiré par la soufflante (3) crée une dépression suivant une courbe (11) au-dessus de l'ouverture d'aspiration (7) permettant par aspiration de plaquer l'avion (5) à la piste (2), d'augmenter ainsi son adhérence et réduire sa distance de roulement, donc d'arrêt lors de l'appontage. 6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de sustentation (6) est fourni par une soufflante (3) qui peut être entraînée par un turbo-propulseur, un turbo-moteur d'hélicoptère ou remplacée par un ou plusieurs réacteurs d'avions. 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de sustentation (6) lors du décollage d'un avion (5) est aspiré par la soufflante (3) par l'intermédiaire d'une gaine (4) et d'un orifice (9) à extérieur de la piste (2). 8) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air de la soufflante (3) est aspiré par l'ouverture (7) intégrée à la piste (2) créant une dépression (11) qui plaque l'avion (5) sur la piste augmentant son adhérence et diminuant sa distance d'arrêt.