Brevet FR2736614A1 — publié le 19970117

DISPOSITIF DE STABILISATION D'UN PANIER DE RAVITAILLEMENT EN VOL L'opération de ravitaillement en vol consiste à transvaser un carburant d'un avion dit "ravitailleur" à un deuxième avion dit "ravitaille",grace à une connexion souple entre les deux appareils Cette connexion consiste du coté "ravitailleur" à un tuyau souple qui se déploit derrière l'avion ravitailleur et qui se termine par un dispositif appelé Spanier".Ce panier comprend un noyau central fixé sur l'embout du tuyauavec un clapet d' ouverture et de fermeture du carburant,et un entonnoir cons titué de baleines developpables formant la cible dans laquel le le système ravitaillé va se connecter au noyau central Coté ravitaillé une perche rigide fixée dans l'axe de l'avion possède un embout qui est la partie male du connecteur de liaison de la partie centrale du noyau,et qui vient de positionner sur le noyau central par l'intermédiaire d'un système entonnoir d'entrée La difficulté de l'opération consiste à intoduire cor rectement la perche du ravitaillé" dans l'entonnoir du panier du ravitailleur" La cible que constitue l'entonnoir est sollicitée par des forces aérodynamiques variables suivant l'état de l'écou- lement d'air qui ltenvironne.Un écoulement dit turbulent fréquent dans les basses couches de l'atmosphère ou du jet du réacteur engendrent des mouvements ératiques de l'ensemble panier qui rend difficile l'évaluation de la rentrée de la perche dans l'entonnoir du panier La présente invention caractérise un dispositif dont le but est de désolidariser la position du panier dans l'espace des variations d'influence aérodynamiques de l'écoulement autour du panier Les paniers actuellement utilisés forment un ensemble dans lequel la résultante des forces (poids et résistance aérodynamique) a une action directe sur l'extrémité du tuyau et modifie sa courbe de développement cette modification entraine un déplacement de l'ensemble panier proportionnel à la variation des forces aérodynamiques sous un effet de turbulence la figure t permet de mieux comprendre ce phénomène Sous l'action d'une rafale verticale Vr la résistance aérodynamique R devient R1 La résultante des forces P+R1 est supérieure à P+R d'origine ce qui modifie la position du panier dont l'embout décrit une surface S1 positionnelle fonction de l'intensité Vr et du sens de cette intensité L'entonnoir lui mème subit une variation angulaire i dont l'amplitude est une fonction de l'intensité et du sens de Vr D'où une surface positionnelle de l'entonnoir qui s' inscrit dans un cercle de surface S2.Le pilote opérateur de l'avion ravitaillé" devra donc anticiper le mouvement du panier dans la visée de la cible formée par l'entonnoir Les figures 2.a 2 b 2 c permettent de comprendre les caractéristiques de l'invention .qui -consiste à ce que la variation de l'écoulement entraine une variation de la compo sante aérodynamique sur l'aile annulaire de sens opposé à la variation du mouvementlce qui a pour effet de neutraliser une action de déplacement du panier Pour cela l'invention caractérise une portance aérody namique (Fzo) constante constituée par une aile annulaire connue en soi,qui égalise la résultante des forces appliquées au panier,mais montée flottante (effet girouette) sur le noyau central du panier,de telle façon que toute modification de la composante(Fzr)due à une turbulence engendre un couple de rapt pel(Fzr xi) autour de la rotule du noyau central tel que ce couple ramène l'aile annulaire à une incidence(io)déterminant (Fzo) Ainsi la surface positionnelle S1 est neutralisée à un point O déterminé par l'équation de courbe du tuyau souple De mème l'entonnoir n est plus constitué d'un parachute frein d'extrémité,mais caractérisé par des baleines à ailettes faisant à la fois office de freinage aérodynamique et de répartiteur des forces fig. 3a et 3b Une variation de l'incidence de l'écoulement autour de l'entonnoir entraine une variation de la résultante des forces aérodyhamiques agissant sur les ailettes de telle façon, que la variation angulaire provoquée par la turbulence soit neutralisée par le couple crée par la résultante aérodynamique par rapport à l'axe de rotation de la rotule du noyau central L'invention carctérise donc une amélioration de la stabilité du panier à 2 niveaux La stabilité du noyau central obtenue par une aile annulaire connue en soi,mais montée flottante (effet girouettc) autour du noyau central du panier,telle,qu'une variation d'incidence de l'écoulement provoque un couple de rappel(Fzxa) qui tend à neutraliser l'augmentation de Fz La stabilité de l'entonnoir obtenue par une disposition judicieuse des ailettes de freinage telle que la résultante des forces aérodynamiques s"oppose à une modification angulaire de l'axe de l'entonnoir Afin d'améliorerlors de l'entrée de la perche dans l'entonnoir, la convergence des axes perche et noyau central du panier,l'invention caractérise une disposition particulière des baleines qui,sous l'action de la pression exercée par l'entrée de la perche,pivotent autour de l'axe (19) Fig 3 c,ce qui a pour effet d'autocentrer le noyau central du panier sur la perche, en resserant les baleines concen-triquement à l'axe de la perche.Chaque baleine est munie d'une roulette de guidage et centrage ayant pour effet de diminuer les forces de frottement lors de la pénétration de la perche dans le corps du noyau central.Cela permet également une ouverture axiale du clapet du noyau central Une explication plus déraillée est donnée suivant la figure 4 à titre d'exemple.Tout autre proces . de réalisa tion qui conduirait au mème concept définissabt les caracteristiques du brevet entrerait de plein droit dans l'application du présent brevet Le panier est composé de 3 ensembles L'ensemble (1) qui constitue le noyau central et qui est monté à l'extrémité du tuyau souple d'alimentation fixé dans la nacelle du "ravitailleur" L'ensemble (2) qui constitue l'entonnoir et qui est formé d'un certain nombre de baleines articulées (17) L'ensemble (3) qui constitue l'aile annulaire,qui est montée flottante sur une rotule (5) formant une partie du corps du noyau central (1) L'ensemble (1) comprend un corps central (4) équipé d'un système de clapet d'ouverture et fermeture du carburant connu en soi.Ce corps central possède la partie male d'une rotule (5) dont l'axe de pivottement est (O).Sur cette partie male est montée la rotule femelle (8) de l'aile annulaire (3) permettant à celle-ci une liberté de mouvement sur son axe vertical et transversal.Sur le corps (5) est fixé un embout (15) qui contient les 3 verrous (6) et les doigts de verrouillage(7) de fixation de la perche(27) verrous et doigts connus en soi L'aile annulaire (3) comprend une rotule femelle (8) et son anneau de montage (10) portant 3 bras à 1200 (13) permettant le montage de l'aile annulaire (9) autour de la rotule (8 Cette aile annulaire est un corps creux dont la section a la forme d'un profil d'aile connu en soi.Cette section présente une incidence (io) par rapport à l'axe du panier.L'aile annulaire(3) est calée à une incidence (i5) de façon que la partie supérieure de l'aile soit à une incidence (io+i5) et donne une portance Fz positive alors que la partie inférieure de l'aile annulaire est calée à une incidence (io-i5) et donne une portance nulle ou positive.Le réglage de l'incidence(i5) est obtenu soit par un volet de freinage (11) réglé sur la partie haute de l'aile annulaire (3) soit par un calage différentiel de(io) ,l'incidence variant de construction de l'aile de (io) pour la partie haute de l'aile à (-i6) pour la partie basse (-i6) correspondant à une portance Fz=O de la polaire-de l'aile L'ensemble de l'aile annulaire (3) pivote autour de (O) de +10 à-5" environ.Son mouvement est amorti par 3 ressorts (12) réglables La partie avant des 3 bras de la rotule (8) est consti tuée d'un bec facilitant l'introduction de l'aile annulaire dans la nacelle,des patins (14) centrent l'aile à l'intérieur de la nacelle L'entonnoir (2) est composé d'une couronne(28) portant des bras soutenant les 15 baleines (17) Chaque baleine (17) en forme de U possède des ailettes (24) calées à un angle d'incidence (i2) par rapport à l'axe du panier tel que la résultante des forces aérodynamiques appliquées sur ces ailettes engendrent une force de freinage de l'ordre de 10 à 15 daN par baleine à une vitesse de 1' ordre de 140 m/s Les 15 baleines (17) forment un entonnoir (2) par rotation autour de 1" a x e (19) et offrent ainsi une cible d'un diamètre d'ouverture de l'ordre de 600 m/m Chaque baleine (17) est articulée sur un axe (19).Elle porte à son extrémité interne une roulette (18) qui tourne sur son axe.Chaque roulette (18) au contact de la perche (27) fait pivoter la baleine (17) sur son axe (19) et insère la perche (27) en autocentrant l'axe de la perche et l'axe du noyau central (1) et (15) Les génératrices de chaque baleine porte des patins (26 en dessus et en dessous qui assurent un bon glissement soit entre les baleines et la perche soit entre les baleines et la nacelle 2 cablés (22) fixés à l'extrémité des baleines (17) maintien nent les baleines à un diamètre autorisé.Elles portent des boules (23) phosphrescentes ou luminescentes pour I'identific cation de la cible L'extrémité de chaque baleine (17) porte également une protection anti choc (21) formée d'un corps souple Des ressorts (20) fixés à l'extrémité supérieure des baleines (17) coté axe de rotation (19) facilitent l'ouverture de l'entonnoir (2) lorsque le panier est éjecté de la nacelle Lors de la rentrée du panier dans la nacelle les becs avant des bras (8) de l'aile annulaire (3) viennent en contact du bord de la nacelle et viennent s'appuyer sur l'anneau d'éjection situé à l'intérieur de la nacelle.Les baleines (17 en contact du bord de la nacelle se replient par rotation autour de l'axe (19) sous la force exercée par la rentrée du panier,pour venir se loger dans le compartiment réservé à cet effet REVENDICATIONS 1 Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitail lement en vol caractérisé par un dispositif permettant de désolidariser la position du panier dans l'espace de la variation des forces aérodynamiques exercées sur le dit panier,en neutralisant l'effet de la dite variation 2 dispositif de stabilisation d'un panier de ravitail lement en vol suivant la revendication 1 ,caractérisé en ce que la neutralisation de la variation aérodynamique sur le corps du panier est obtenue par une aile annulaire connue en soi ,mais montée flottante (effet girouette) autour d'une rotule fixée sur le dit noyau central du panier,tel,qu'une variation d'incidence de l'écoulement autour du panier entraine un couple de rappel de la variation aérodynamique sur l'aile qui a pour effet de neutraliser l'effet de cette variation sur la position du panier dans 1' espace 3 Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitail lement en vol suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les baleines de l'entonnoir sont munies dt'ailet- tes de freinage dont l'incidence est ajustée pour obte nir une force de freinage de 10 à 15 daN par baleine à une vitesse de l'ordre de 140 m/s,telle qu'unie variation d'incidence de l'écoulement entraine une résultante aérodynamique des forces provoquant un couple de rappel qui neutralise la variation angulaire de l'axe du panier provoqué par cette variation 4 Dispositif de stabilisation d'un panier de ravitail lement en vol suivant revendication 1 caractérisé en ce que les baleines déployées en forme d'entonnoir sous l'action des forces aérodynamiques appliquées sur les ailettes pivotent autour d'un axe,sous l'action exercée par la pression de la perche lors de son entrée dans 1' entonnoir,ayant pour effet d'insérer la perche et ainsi centrer le panier avec la perche 5 Dispositif de stabilisation d'un panier de ravi taillement en vol suivant revendication 1 caractérisé en ce que les baleines constituant l'entonnoir sont munies d'extrémités souples permettant d'amortir un choc de contact'et leur possibilité d'amortir une force de contact par pivottement autour d'un axe,ayant pour effet de neutraliser la dite force par composante oblique