Brevet FR2759971A1 — publié le 19980828

La présente invention concerne un dispositif pour aéronefs et avions de type formule canard à propulsion arrière contrarotative par un, deux ou plusieurs groupes motopropulseurs placés respectivement dans un évidement à l'avant d'un tunnel en forme de pentagone permettant de réduire la tramée et le bruit, d'augmenter la poussée et d'atteindre en vol, de basses vitesses aux grands angles d'incidence et de grandes vitesses en palier croisière. La formule canard est un avion particulier ayant un stabilisateur horizontal à l'avant au lieu de 11 avoir à l'arrière, d'où son nom, et ayant deux ou plusieurs dérives placées généralement positives verticalement en bout de chaque demie aile principale, au lieu d'être placée(s) à l'arrière sur l'axe longitudinal. Cet avion, par sa forme, est doté d'une très grande finesse (Cz/cx) qui se caractérise par de grandes vitesses de vol. Par contre, aux basses vitesses et aux grands angles d'incidence de vol, il décroche en s'enfonçant à plat d'abord par l'avant ensuite par l'arrière, on dit qu'il marsouine. Pour échapper à ce problème à l'atterrissage ou au décollage, cet avion est obligé de s'y présenter à plat ou presque et à quarante pour cent plus vite que les avions de construction standard ayant un ou plusieurs groupes motopropulseurs ou de même poids. I1 est même préférable avec ce genre d'avion, d'atterrir ou de décoller sur une piste en dur. La motorisation de la majorité des formules canard se trouve en propulsion arrière et sur l'axe longitudinal pour les monomoteurs. Ces avions ne permettent pas de fantaisies à leurs utilisateurs, d'où la création de toutes sortes de types canard aux multiples formes de gouvernes de direction placées en bouts ou sur différents endroits de l'aile principale pour remédier à ce problème de stabilité et maniabilité. En effet, ce genre d'avion devient incontrôlable et surtout très dangereux près du sol quand il se trouve en configuration aux grands angles d'incidences et aux basses vitesses. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ce problème en adaptant, juste derrière l'aile principale et sur l'axe longitudinal de l'avion, une forme pentagonale faisant office d'empennages directeurs et de carénages. Le tout fixé sur le haut et le bas du fuselage, à l'endroit de la dérive et aussi sur le 1/3 de la profondeur de chaque extrémité de des il ailes à partir de l'axe longitudinal de l'avion. Nomenclature des dessins, ci-dessous: 1 - Bec canard 2 - Fuselage 16 diamétral 3 - Axe longitudinal 4 - Bec de bord d'attaque mobile électrique 5 - Groupe Motopropulseur (GMP) 6 - Forme double pentagone 7 - Plan horizontal haut forme pentagonale 8 - Plan horizontal bas forme pentagonale 9 - Plan latéral haut droit forme pentagonale 10 - Plan latéral bas droit forme pentagonale 11 - Angle de 50 (PHH) à (PLH) 12 - Angle de 25 (PHB) à (PLB) 13 - e aile prinpale gauche 14 - Vent traversier 15 - Hélices contrarotatives propulsives 16 - Amortissement par compression d'air 17 - Flux hélicoldal 18 - Allongement infini 19 - Poussée 20 - Trajectoire 21 - Vent relatif 22 - Portance nulle, décrochage 23 - Décollement couche limite 24 - Partie mobile représentant l'horizon vrai 25 - Horizon artificiel 26 - Angle de 15 cabré 27 - Partie fixe représentant l'avion 28 - Corde de profil 29 - Gouverne de direction 30 - Crosse 31 - Train principal 32 - Gouverne de profondeur La figure 1 est une vue de dessus de l'avion montrant l'emplacement du dispositif des deux formes pentagonales. La figure 2 est une vue arrière grossie de l'avion représentant le dispositif des deux formes pentagonales. La figure 3 montre l'avion en vol sans incidence. La figure 4 montre l'incidence cabrée (26) de l'avion à l'atterrissage ou au décollage. La figure 5 montre la synchronisation angulaire du bec canard qui est entièrement mobile et des becs de bords d'attaque mobiles électriques (4) sur l'horizon artificiel (25). Ceci pour rattrapper automatiquement l'incidence au décrochage. La figure 6 montre l'horizon artificiel (25) par rapport à la phase de vol de la figure 5. La figure 7 montre l'effet du vent traversier (14) sur l'empennage. La figure 8. montre l'amortissement (16) du flux hélicoidal dans les angles des formes pentagonales. La figure 9 montre le principe de l'allongement infini (18) adapté aux formes pentagonales. Le groupe motopropulseur (GMP) (5) situé sur l'extrados du ler 1/3 du bord de fuite est placé respectivement au centre devant chaque forme pentagonale. Cette disposition permet au flux hélicoïdal propulsif se rétractant immédiatement par la force d'inertie de se détendre plus loin dans le carénage (loi de Bernouilli), d'agir plus efficacement sur la gouverne de direction (29) aux basses vitesses et aussi d'accélérer cette poussée (19) au prorata du régime demandé aux grands angles de vol. L'avion canard cabré aux grands angles d'incidence, risque à tous moments de décrocher. Face au vent relatif (21), il se produit un décollement de la couche limite (23) à partir du premier tiers du bord d'attaque sur l'extrados du bec canard (1) et de l'aile principale. Le bec canard (1) étant plus haut sur l'horizon (24) décroche et s'affaisse en premier, l'avion s'enfonce à plat. En s'enfonçant, l'aile principale, plus lourde, rattrape la portance et fait lever le bec canard (1) plus léger qui reprend une forte portance et décroche à nouveau et le cycle recommence. Pour remédier à ce problème, l'invention consiste à synchroniser, électromécaniquement, les degrés d'incidence à cabrer sur un horizon artificiel (25) par rapport à l'horizon vrai (24) avec le bec canard entièrement mobile (1) et le bec de bord d'attaque mobile électrique (4). Le bec de bord d'attaque mobile électrique (4) occupe seulement la longueur de l'aile principale devant les pentagones et, positionné sur l'horizon (24), va faire "recoller" le vent relatif (21), c'est à dire la couche limite sur l'extrados de l'aile principale.A ce moment là l'aile principale devient porteuse. Le bec canard (1), par sa position synchronisée, se trouve lui aussi sur l'horizon (24) devient donc porteur. Au prorata du régime demandé et dans une telle configuration, la poussée (19) toujours présente jusqu'au touché des roues au sol, transforme cet avion en ADAC (Avion à Décollage et Atterrissage Court). Dans une version plus sophistiquée il est prévu de coupler automatiquement ce système de synchronisation avec le régime motopropulsion/anémomètre. Pour diriger l'avion, la poussée (19) circulant dans un carénage rond n'a pas d'avantage sans l'utilisation des gouvernes en sortie de flux, d'où la nécessité d'adapter une forme pentagonale avec des plans horizontaux haut (7) et bas (8) pour actionner les gouvernes de profondeur (30) et un plan vertical pour actionner la gouverne de direction (29) située sur l'axe longitudinal (3). Cette création particulière d'empennage en forme de pentagones est le résultat d'une recherche permettant d'avoir des gouvernes efficaces et soufflées aux basses vitesses par une poussée (19) accrue aux grands angles. Avion à l'arrêt et groupe motopropulseur (5) en marche, le flux hélicoïdal dans la forme pentagonale frappe chaque angle et provoque par son action un bruit plus important. Le vent relatif (21) s'engouffrant dans les angles à ce moment là fait office d'amortisseur (16) comme dans un carénage rond et la poussée (19) s'accentue en même temps que sa vitesse de déplacement. Le bruit s'atténue et disparaît dans son déplacement au sol ou en vol, suivant sa vitesse. L'empennage a la forme de deux pentagones réunis sur l'axe longitudinal (3) de l'avion servant également de dérive et de gouverne de direction (29). La forme pseudo-circulaire de ces deux pentagones provoquerait un allongement infini (18), c'est à dire une tramée induite quasiment nulle ,qu'on dénomme l'aile parfaite en aéronautique, si ces formes étaient circulaires. On peut avancer que cette forme d'empennage réduit considerablement à la fois: la traînée et la traînée induite même si l'effet de l'allongement infini (18) est perturbé par les angles des formes pentagonales. Ajouté au système de synchronisation sur l'horizon artificiel (25) avec les becs de bords d'attaque mobiles électriques (4) qui retardent le décrochage et maintiennent la portance, la traînée induite de l'aile principale s'en trouve également fortement diminuée. Aux bords de fuite, la traînée induite est immédiatement happée par les groupes motopropulseurs (5) qui la transforment en poussée (19). L'invention de cette double forme pentagonale permet aussi de ne pas trop dériver en vol et d'atterrir ou de décoller avec des forts vents plein travers. Calculé à 50 (11) de l'empennage commençant du plan horizontal haut au plan latéral gauche ou droite, l'angle ainsi exposé fait tomber la force du vent plein travers à 44%. L'angle de 25" (12) du plan latéral au plan horizontal bas n'a presque pas d'effet sur le vent traversier (14) mais permet de cabrer et d'avoir un garde assez grande à l'arrondi de l'atterrissage à des angles supérieurs de 15 (26) entre la crosse (30) située sur l'axe longitudinal (3) à l'extrémité du bord de fuite du plan horizontal bas (8)et le train principal d'atterrissage (32). REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant de remédier au problème d'instabilité et de maniabilité aux grands angles et aux basses vitesses d'évolution, des avions formule canard, caractérisé en ce que l'on adapte juste derrière l'aile principale et sur l'axe longitudinal (3) de l'avion, une double forme pentagonale faisant office d'empennages directeurs et de carénages. Le tout fixé sur le haut et le bas du fuselage, à l'endroit de la dérive et aussi sur le 1/3 de la profondeur de chaque extrémité des X ailes, en partant de l'axe longitudinal (3) de l'avion. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on place le ou les groupe(s) motopropulseur(s) (GMP) (5) sur l'extrados du ler 1/3 du bord de fuite et placé(s) respectivement au centre devant chaque forme pentagonale. Cette disposition permet au flux hélicoïdal propulsif se rétractant immédiatement par la force d'inertie de se détendre plus loin dans le carénage (loi de Bernouilli), d'agir plus efficacement sur la gouverne de direction (29) aux basses vitesses et aussi d'accélérer cette poussée (19)au prorata du régime demandé aux grands angles de vol. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste à synchroniser, électromécaniquement, les degrés d'incidence à cabrer sur un horizon artificiel (25) par rapport à l'horizon vrai (24) avec le bec canard (1) et le bec de bord d'attaque mobile électrique (4). Le bec de bord d'attaque mobile électrique (4) occupe seulement la longueur de l'aile devant les pentagones et, positionné sur l'horizon (24), va faire "recoller" le vent relatif (21), c'est à dire la couche limite sur l'extrados de l'aile principale. A ce moment là l'aile principale devient porteuse. Le bec canard (1), par sa position synchronisée, se trouve lui aussi sur l'horizon (24) devient donc porteur. Au prorata du régime demandé et dans une telle configuration, la poussée (19) toujours présente jusqu'au touché des roues au sol, transforme cet avion en ADAC (Avion à Décollage et Atterrissage Court). Dans une version plus sophistiquée il est prévu de coupler automatiquement ce système de synchronisation avec le régime motopropulsion/anémomètre. 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé par un empennage en forme de pentagones permettant d'avoir des gouvernes efficaces et soufflées aux basses vitesses par une poussée (19) accrue aux grands angles avec des plans horizontaux haut (7) et bas (8) pour actionner les gouvernes de profondeur (32) et un plan vertical pour actionner la gouverne de direction (29) située sur l'axe longitudinal (3). 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'avion à l'arrêt et groupe motopropulseur (5) en marche, le flux hélicoïdal dans le pentagone frappe chaque angle et provoque par son action un bruit plus important. Le vent relatif (21) s'engouffrant dans les angles à ce moment là fait office d'amortisseur (16) comme dans un carénage rond et la poussée (19) s'accentue en même temps que sa vitesse de déplacement. Le bruit s'atténue et disparaît dans son déplacement au sol ou en vol, suivant sa vitesse. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'empennage a la forme de deux pentagones réunis sur l'axe longitudinal (3) de l'avion servant également de dérive et de gouverne de direction (29). Cette forme d'empennage pseudo-circulaire réduit considérablement à la fois: la traînée et la traînée induite même si l'effet de l'allongement infini (18) est perturbé par les angles des formes pentagonales. 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la double forme pentagonale permettant de ne pas trop dériver en vol et d'atterrir ou de décoller avec des forts vents plein travers (14). Calculé sur un angle 50 (11) de l'empennage commençant du plan horizontal haut au plan latéral gauche ou droite, l'angle ainsi exposé fait tomber la force du vent plein travers (14)à 44%. 8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la double forme pentagonale par un angle de 25 (12) du plan latéral bas (10) au plan horizontal bas (8) permet de cabrer et d'avoir un garde assez grande à l'arrondi de l'atterrissage à des angles supérieurs de 15 (26) entre la crosse (30) située sur l'axe longitudinal (3) à l'extrémité du bord de fuite du plan horizontal bas (8) et le train d'atterrissage principal (31).