Brevet FR2744094A1 — publié le 19970801

La présente invention se rapporte à un engin volant du type planeur. Ce type d'engin est habituellement composé d'une structure porteuse centrale, à laquelle sont raccordés les autres éléments de l'engin et où le pilote peut trouver place soit assis soit supporté d'une autre manière, d'une aile, horizontale et généralement en deux parties, de part et d'autre de la structure porteuse centrale dans une direction transversale à la direction de vol, et d'au moins un plan de gouverne dirigé sensiblement verticalement au centre de l'engin. Comme connu, ce type d'engin est amené à une certaine vitesse et à une certaine altitude, généralement par traction derrière un avion doté d'un moteur, il est ensuite lâché et passe alors à une phase de vol autonome au cours de laquelle le maintien de la vitesse nécessaire à sa propre portance est assuré par un vol en descente puisqu'il ne peut compter sur aucune force motrice. En fait, selon les conditions atmosphériques, le pilote s'efforce de diriger son engin vers des zones où l'air atmosphérique est animé globalement d'un mouvement ascendant, et il peut alors tout au moins ralentir la vitesse absolue de descente de son planeur, ou le maintenir à une altitude constante, ou encore dans le meilleur des cas lui faire prendre de l'altitude, au moins provisoirement. On constate donc qu'un planeur ne peut tirer profit que d'une manière passive des mouvements globaux de l'air dans lequel il se déplace. Le but de la présente invention est de concevoir un tel engin volant de telle manière qu'il puisse se comporter de manière active dans les mouvements de l'air environnant. Selon la présente invention, ce but est atteint lorsqu'on dote un engin volant de ce type d'un mât dirigé généralement verticalement depuis la structure porteuse centrale, et d'une voile tendue depuis ledit mât, susceptible d'être manoeuvrée par le pilote. H est alors possible d'orienter cette voile à la manière d'une voile connue dans le domaine nautique. Grâce à cette caractéristique, le pilote de l'engin volant est en mesure de manoeuvrer la voile, de façon analogue à la manoeuvre de la voile d'un bateau, pour induire dans cette voile des forces orientées dans une direction désirée, et donc des effets désirés sur le vol de l'engin. Selon une caractéristique avantageuse, l'aile est du type à caissons, comme on la connaît des parapentes. C'est-à-dire qu'elle comprend deux surfaces sensiblement planes ou incurvées, de toile ou d'un matériau en feuille analogue, disposées à distance l'une au-dessus de l'autre généralement horizontalement , ces deux surfaces sont reliées à intervalles réguliers dans le sens transversal par des petits panneaux sensiblement verticaux, dirigés eux-mêmes dans la direction longitudinale de l'engin. En particulier, pour permettre d'installer commodément le pilote et de réaliser la fixation du mât, l'aile est échancrée au centre et à l'arrière et une sorte de selle est installée dans cette échancrure, directement sur la structure porteuse de l'engin. Le mât est alors fixé en avant de l'échancrure, et de manière encore plus préférée au niveau du bord d'attaque de l'aile afin de laisser en arrière du mât et jusqu'à l'emplacement du pilote une place suffisante pour la manoeuvre de la voile. De manière judicieuse, en plus de la selle, la structure porteuse est dotée d'éléments de prise pour le pilote. En faisant varier la position de son poids par rapport à l'engin, le pilote sera en mesure de faire exécuter les mouvements nécessaires aux manoeuvres de l'engin, tel que la montée, la descente, et les virages. Selon une caractéristique de l'invention, la voile est du type connu dans le domaine des planches à voile ; elle est ainsi généralement triangulaire et elle peut être installée en prévoyant sur son bord antérieur un rabat et une couture qui définissent une sorte de gaine dans laquelle on enfile le mât. Le sommet du triangle opposé au bord du mât est doté d'un oeillet pour l'accrochage d'un cordage de manoeuvre, analogue à l'écoute de foc dans les bateaux à voile. L'invention sera maintenant décrite à l'aide d'un mode de réalisation particulier représenté aux figures, dans lesquelles la figure 1 est une vue en perspective d'ensemble, en vue de trois-quarts arrière sur un engin volant conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue de côté de l'engin la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe horizontale schématique de l'aile; la figure 4 est une vue de détail expliquant la structure de l'aile; la figure 5 est une vue de la structure porteuse ou armature de l'engin; la figure 6 est une vue latérale schématique illustrant une variante de l'engin selon l'invention; et la figure 7 est une vue en perspective détaillant la structure d'une voile utilisable dans le cadre de l'invention; la figure 8 est une vue latérale schématique montrant un mât haubané. L'engin volant, désigné dans son ensemble par la référence 10 dans les figures est composé essentiellement d'une aile 12 dirigée transversalement par rapport à la direction de vol, symbolisée par la flèche V aux figures, que l'on désignera également par direction longitudinale de l'engin 10. Un autre composant essentiel est un ensemble formé d'un mât 14 et d'une voile 16, se dressant verticalement depuis l'aile 12. Une structure porteuse, ou armature 18, qui sera expliquée en détail plus loin à l'aide de la figure 5, assure la liaison des différentes parties et le transfert des forces entre elles ; cette structure est enfin dotée d'une selle 20 pour un pilote. L'aile 12 est du type à caissons, c'est-à-dire qu'elle est composée comme le montre la figure 4, de deux surfaces sensiblement planes ou incurvées, de toile ou d'un matériau en feuille analogue, à savoir une surface supérieure 22 et une surface inférieure 24, disposées à distance l'une au-dessus de l'autre généralement horizontalement; ces deux surfaces sont reliées à intervalles réguliers dans le sens transversal par des petits panneaux 26 sensiblement verticaux, dirigés eux-mêmes dans la direction longitudinale de l'engin. A cet égard, elle ressemble aux entoilages des engins connus sous le terme de "parapente", sortes de parachutes de hautes performances permettant de planer sur de grandes distances en s'élançant à partir d'une position en altitude. A la différence d'un parapente dans lequel les surfaces entoilées sont déployées et maintenues déployées par la pression de l'air agissant principalement depuis le dessous, dans l'engin de la présente invention, les surfaces 22 et 24 sont tendues sur une armature 28 au moyen de suspentes 30. Dans le mode de réalisation illustré ici, il s'agit de suspentes rigides ou semi-rigides formées par des tiges armées avec des fibres de carbone, ou fabriquées en aluminium ou en alliages légers. Comme le montre la figure 3,1'armature 28 est essentiellement constituée d'une barre 32 qui s'étend dans le sens de la longueur de l'aile, donc transversalement par rapport à l'engin lui-même, et les panneaux verticaux 26 y sont fixés. Pour tenir compte de l'emplacement du pilote, l'aile est échancrée au centre et à l'arrière, de sorte que la barre 32 est en deux moitiés 32d et 32g pour les deux parties de l'aile à droite et à gauche de l'échancrure 33 respectivement. Ces deux moitiés de barre sont reliées fermement à la structure porteuse centrale 18, de sorte que l'ensemble de l'aile se comporte globalement comme si elle était d'un seul tenant. Les surfaces 22 et 24 de l'aile sont de préférence réalisées avec tout matériau connu dans ce domaine technique qui est capable d'assurer une portance déjà à de faibles vitesses, et d'une résistance considérable par rapport à son poids. Des tissus ou des films en matières à haute ténacité, comme les aramides, seront ici avantageux. Comme on le voit mieux à la figure 5, la structure porteuse centrale 18 se compose essentiellement d'une barre 34 en forme de U, dont les deux extrémités 34d et 34g sont fixées aux demi-barres de l'aile comme il vient d'être dit, et dont le tronçon médian 34m reçoit la selle 20 sur laquelle se place le pilote. Afin de porter le mât 14 de la voile 16, la structure porteuse centrale 18 comprend encore une barre coudée 36 dirigée généralement vers l'avant, fixée rigidement au tronçon médian 34m de la barre en U 34 et coudée vers le haut vers son extrémité antérieure, laquelle est ainsi dirigée verticalement et reçoit l'embase du mât 14. A la différence d'un mât de planche à voile, le mât 14 est relié rigidement à la barre coudée 36 et donc au reste de la structure porteuse centrale 18. Celle-ci recevra donc directement les efforts appliqués par ailleurs sur le mât 14 par la voile 16, comme on le verra plus loin. Pour que le pilote puisse d'une part se tenir, et pour lui permettre d'agir sur son engin en déplaçant le point d'action de son poids par rapport à l'engin, les deux extrémités intérieures des moitiés 32d et 32g de la barre d'armature de l'aile 12 forment des poignées 38d et 38g, et un court guidon transversal 40 est fixé devant la selle 20 de part et d'autre sur le premier tronçon de la barre coudée 36. Comme on le comprend aisément, le pilote saisit donc les poignées 38d, 38g avec les mains et il agit avec ses pieds sur le guidon transversal 40, tandis qu'il s'assied sur la selle 20. Les différentes barres évoquées ci-avant sont réalisées avec des matériaux à hautes performances et de faible poids. Pour des réalisations économiques, on utilisera avec profit des alliages à base d'aluminium. Pour des réalisations de compétition, où le prix joue un rôle moins important, on pourra faire appel à des superalliages, ou encore à des matières synthétiques renforcées par des fibres de hautes performances, comme les fibres aramides ou les fibres de carbone. Les liaisons entre les barres pourront être assurées par toutes les techniques convenables compte tenu des matériaux choisis. Pour des engins de loisirs, qui sont de préférence transportables, on choisira des liaisons à emboîtement ou à vissage. Pour des engins de compétition, on pourra préférer des liaisons soudées ou des collages. Enfin, en revenant aux figures 1 et 2, et plus particulièrement la figure 7, on y voit clairement la voile 16, qui ne diffère pas essentiellement d'une voile de planche à voile, si ce n'est ici aussi le choix d'un matériau très léger et hautement résistant. Son bord antérieur forme une gaine 42, par exemple en ménageant une couture dans un repli à quelque distance du bord. Un cordage 44 permet de tendre la voile au niveau de l'embase du mât. Dans le coin de la voile à l'extrémité arrière, on a prévu un oeillet 46 dans lequel on attache un cordage de manoeuvre 48 dont l'extrémité est située à proximité du pilote, et est saisie par celui-ci. De la sorte, le pilote pourra agir sur la voile par l'intermédiaire du cordage de manoeuvre 48 comme il le ferait sur un bateau. Un premier mode d'action consiste à orienter la voile dans le sens transversal de l'engin, c'est-à-dire vers la droite, vers la gauche, ou au centre. Un second mode d'action consiste à augmenter ou réduire la tension de la voile. Une première utilité de la voile, dirigée sensiblement verticalement et vers l'arrière, est de servir de plan de gouverne de manière analogue à un planeur. Une seconde est de transformer les influences des courants d'air dirigés en oblique par rapport à l'engin en une force dont une composante est dirigée longitudinalement, c'est-à-dire servant à une réelle propulsion de l'engin. Bien entendu, comme il est connu de la technique des voiles, il apparaîtra une composante de force dirigée dans le sens transversal, qui aura tendance à faire basculer l'engin, comme c'est le cas du couple de renversement des bateaux à voile. Le pilote devra alors contrecarrer cet effet en déplaçant son corps afin d'exercer un couple opposé, ce qui maintiendra l'engin sur une trajectoire stable et droite. Le pilote pourra également commander la montée ou la descente de son engin en exécutant des mouvements antéro-postérieurs avec son corps sur la selle 20, ainsi que des poignées 38d, 38g et du guidon 40. Un déplacement du poids vers l'avant aura pour effet de provoquer la descente, tandis qu'un mouvement vers l'arrière fera monter l'engin. On prévoira aussi tous les instruments nécessaires à la navigation, en procédant aux compromis judicieux vis-à-vis du poids et de leur utilité. Ces instruments n'appartiennent pas à l'essence de l'invention et ils n'ont donc pas été représentés. Bien entendu l'invention pourra faire l'objet de multiples variantes qui apparaîtront aux hommes de métier, sans pour cela s'éloigner de ses aspects essentiels. Outre le choix des matériaux que l'on a déjà évoqué, les variantes seront consacrées entre autres à la réalisation pratique des divers éléments structurels de l'engin. L'aile pourra en particulier être rigide ou semi-rigide, comme ceci est connu dans la fabrication de planeurs, et il pourra s'agir d'une aile rigide non ouverte sur son bord d'attaque. I1 n'est pas impératif que l'aile soit rectiligne dans son ensemble ; elle pourra être en V, orienté vers le haut ou vers le bas. Elle pourra avoir en plan une forme différente de la forme longiligne illustrée, comme par exemple une forme en aile delta, connue dans le domaine des appareils ultra-légers motorisés (ULM). Elle pourra aussi être constituée d'une enveloppe souple gonflable pour présenter la rigidité, ou tout au moins la semi-rigidité nécessaire. Au lieu d'être réalisée en toile ou en un film entièrement souple, la voile pourra être semi-rigide. Son montage sur le mât pourra revêtir toute forme appropriée. On pourra prévoir des moyens pour faire varier sa surface en cours de vol, comme par exemple en l'enroulant partiellement sur le mât. Pour faciliter la tâche du pilote, on prévoira un ou plusieurs taquets sur lesquels il pourra coincer provisoirement le cordage de manoeuvre de la voile, à des emplacements accessibles au pilote et judicieusement choisis en fonction des conditions de vol les plus courantes. Comme on l'a représenté à la figure 5, on prévoira avantageusement dans l'aile des zones 50 où le matériau est transparent, pour permettre au pilote de voir au-dessous de son engin. Comme ceci est habituel pour les bateaux à voile, il en sera de même pour la voile (non représenté). On pourra aussi prévoir à la partie inférieure de la structure porteuse au moins une roulette sur laquelle l'engin pourra rouler au sol pendant les phases d'envol et d'atterrissage, et une béquille de soutien au-dessous à chaque extrémité de l'aile. Au repos, l'engin reposera donc au sol sur la roulette et sur l'une de ces béquilles. Si l'engin est suffisamment léger et maniable, l'envol et l'atterrissage pourront s'effectuer directement à la force des jambes du pilote et il suffira d'un patin à la place de la roulette. La figure 6 montre schématiquement en vue latérale un engin essentiellement du type décrit jusqu'ici, auquel on a toutefois ajouté un empennage arrière 60, comme on le trouve dans les avions et planeurs classiques, qui pourra être aussi doté des gouvernes habituelles dont le pilote se servira pour les manoeuvres. La figure 8 montre enfin que l'on peut soutenir le mât par des haubans 62 et 64 appropriés, fixés directement sur l'aile si celle-ci est rigide, ou sur des appendices rigides en bordure de l'aile si celle-ci est souple. Comme tous les engins de ce type, il pourra bien entendu être réalisé sous forme d'un modèle réduit. Quelle que soit sa taille, il pourra s'agir d'un engin télécommandé, en particulier radiocommandé. Revendications 1. Engin volant du type planeur, comprenant une structure porteuse centrale (18) et une aile (12) attachée à la structure centrale de manière à s'étendre transversalement de part et d'autre de celle-ci lorsqu'on considère la direction de vol, la structure centrale (18) comportant des organes (20) pour porter un pilote, caractérisé en ce qu'il comporte un mât (14) fixé à la structure centrale (18) et s'en étendant verticalement, et une voile (16) fixée sur le mât (14), susceptible d'être manoeuvrée par le pilote. 2. Engin volant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aile (12) est du type à caissons, comprenant deux surfaces (22, 24) sensiblement planes ou incurvées, de toile ou d'un matériau en feuille analogue, disposées à distance l'une au-dessus de l'autre généralement horizontalement, et reliées à intervalles réguliers dans le sens transversal par des panneaux (26) sensiblement verticaux, orientés dans la direction longitudinale de l'engin. 3. Engin volant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aile (12) est rigide et dépourvue d'ouverture sur son bord d'attaque. 4. Engin volant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aile (12) est échancrée au centre et à l'arrière, et en ce qu'une selle (20) est fixée dans cette échancrure (33), directement sur la structure porteuse (18) de l'engin. 5. Engin volant selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mât (14) est fixé en avant de l'échancrure (33), au niveau du bord d'attaque de l'aile (12). 6. Engin volant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voile (16) est généralement triangulaire et présente sur son bord antérieur un rabat et une couture qui définissent une gaine (42) dans laquelle on enfile le mât (14). 7. Engin volant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces (22 et 24) de l'aile sont tendues sur une armature (28) au moyen de suspentes (30), ladite armature (28) étant essentiellement constituée d'une barre (32) qui s'étend dans le sens de la longueur de l'aile, à laquelle des panneaux verticaux (26) sont fixés. 8. Engin volant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure porteuse centrale (18) comporte des organes de prise (38d, 38g, 40) pour le pilote. 9. Engin volant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un empennage arrière (60). 10. Engin volant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mât (14) est haubané (62, 64).