Brevet FR2760223A1 — publié le 19980904

La présente invention concerne un dispositif d'ajout (éléments ajoutés) afin d'améliorer sur ailes de vol libre, les performances et les conditions d'utilisation. Sur aile delta en intervenant sur les trois axes (tangage, roulis, lacets) tout en palliant et en contrant certains phénomènes engendrés par l'amélioration même des performances. Ce dispositif selon l'invention permet de remédier à certains effets néfastes et phénomènes dangereux : lacet inverse, renversement, trumbling... Sur aile de parapente en créant un profil réflexe afin de limiter les risques de fermeture. Planche 1/7 - fig 1 et fig 2 Planche 2/7 - fig 3 et fig 4 Planche 3/7 - fig 5 coupe AA, fig 6 et fig 7 Planche 4/7 - fig 8, fig 9 et fig 10 Planche 5/7 - fig 11 et fig 12 Planche 6/7 - fig 13, fig 14 et fig 15 Planche 7/7 - fig 16 et fig 17 Sur aile delta, le dispositif, selon l'invention, comporte deux ou trois éléments montés et commandés différemment selon le type d'ail et le but recherché. - Première façon : sur aile delta simple de débutant, le dispositif de base comprend deux éléments (planche 1/7 figure 1 vue de profil et figure 2 vue de dessus. Un élément de profondeur 1 (axe de tangage) et un élément de direction 2 (axe des lacets). Les deux éléments ou gouvernes en alliage d'aluminium, ou en plastique rigide, sont montés sur un manchon en fonte d'aluminium 3 qui se montera en bout de quille 4 et qui sera immobilisé en position par une goupille de sécurité 5. La profondeurl disposée à l'arrière du manchon est en deux morceaux. Une partie de la surface est fixe (A) par rapport au manchon assurant une stabilité permanente et remplace le profil réflexe en vol normal. Surface formant avec l'axe de la quille 4 un angle x (figure 1) tributaire de l'angle de plané de l'aile au neutre. La seconde partie de la surface, la plus en arrière (B) montée sur un axe 6 est flottante (assemblage précis et résistant aux frottements). Cette surface flottante étant limitée dans ses débattements par deux butées correspondants aux grands angles (butées montées de façons diverses, par exemple : base fixe pour chacune avec un tampon souple sur une vis afin d'assurer une petite amplitude de réglage). La butée supérieure 7 entre en jeu sur une plage de vitesse restreinte située juste en dessous de la vitesse du taux de chute minimum. Donc sur la polaire des vitesses, entre le taux de chute minimum et la vitesse de décrochage, assurant ainsi une limite au cabrage. La butée inférieure 8 correspond toujours sur la polaire des vitesses, à une vitesse légèrement supérieure à la vitesse de finesse maximale, donc entre V.F.M. et V.N.E., assurant ainsi une limite au piqué la partie (B) de l'élément de profondeur a donc un angle de débattement assez restreint correspondant aux changements d'incidence entre les deux points, sur la polaire, citée précédemment (maximum à cabrer et maximum à piquer). Cette gouverne permet donc de contrer renversements et tumbling et autorise la suppression du profil réflexe, donc du mât, ce qui permet d'améliorer les performances en supprimant les traînées parasites. Sa surface totale (surface A et surface B) ainsi que sa position sur la quille sont à déterminer selon le type d'aide et la sensibilité recherchée. La direction 2 montée à l'avant du manchon 3 est fixe (montage solidaire du manchon, ou emmanchement en T avec goupille pour le démontage) cet élément intervenant sur l'axe des lacets améliore l'effet girouette de l'aile, assure une meilleure symétrie de vol, mais aussi en virage en limitant les glissades et les effets de lacet inverses. La surface sera en rapport également avec sa position sur la quille et le type d'aile (envergure...). En fonction de l'angle de plané de l'aile, cette gouverne peut fort bien se placer en dessous du manchon, en pointillés (fig 1) pour plus d'efficacité. La base des butées se trouvant par exemple pour la 7 à l'arrière de la direction 2 (sur la tranche) et pour la 8 à l'arrière du manchon 3. Sur une aile plus performante la profondeur peut être commandée pour plus de sensibilité au "tirer" et au "pousser", la direction restant fixe ; mais il n'est pas interdit de commander également la direction comme selon la façon suivante, ceci étant tributaire des effets recherchés en fonction du type d'aile. - Seconde façon : sur aile de hautes performances les éléments de profondeur et de direction sont commandés par le pilote par action directe sur la barre de contrôle, tout comme sur une aile classique, le pilotage reste identique. Action directe transmettant les ordres aux gouvernes par l'intermédiaire d'un manche, d'un boîtier et de câbles sous gaine. La sangle d'amarrage du harnais fixée au point d'ancrage de l'aile, est le seul lien entre le pilote et l'aile. A chaque action sur la barre de contrôle un des angles, souvent les deux angles du plan d'accrochage avec le plan de l'aile, sont modifiés. Le dispositif de commande selon l'invention utilise ces changements d'angles, en fonction de la configuration de vol, pour transmettre les ordres aux gouvernes concernées. (Figure 3 - planche 2/7) La sangle d'amarrage disparaît en partie pour être remplacée par une tige 9 c'est-à-dire le "manche" pour un avion ou un planeur, tige au bout de laquelle sera accrochée le mousqueton de la sangle d'amarrage du harnais. La longueur de celle-ci sera réduite de la longueur du manche afin de conserver une hauteur de pilotage correcte. Le manche 9 sera fixé d'une manière particulière à un boîtier 10 fixé lui même à un manchon immobilisé au point d'ancrage par deux goupilles de sécurité 11 mais restant toujours réglable pour obtenir un centrage plus "fin" grâce aux alésages supplémentaires 12. Le boîtier 10 peut être monté sous la quille (fig 3) ou bien à cheval sur la quille 4. Dans ce cas le manche 9 doit contourner la quille afin de pouvoir travailler en tous sens travail en tous sens dans un cône d'angle au sommet déterminé par l'amplitude des mouvements désirés et le rapport de bras de levier en jeu. (Planche 3/7 - fig 5 - vue de face - coupe AA) Dès la sortie du boîtier 10 le manche 9 se divise en deux branches pour former un anneau 14 ovalisé, suffisamment large donc pour autoriser tous les débattements possibles sans être gêné par la quille 4, un gain de volume de débattement peut être gagné en supprimant la partie du manchon autour duquel évolue l'anneau 14 (visible fig 4). Le manche 9 sera monté sur le boîtier par l'intermédiaire d'un croisillon 15 (fig 6 de face et fig 7 vue de dessus) comportant deux axes perpendiculaires. L'axe 16 dont les bases de rotation sont fixées au boîtier 10 (montage sur roulement à aiguilles, en pointillés pour l'un d'eux) correspond à l'axe de tangage. L'axe 17 dont les bases de rotation sont le croisillon 15 lui même (même montage) correspond à l'axe des lacets et est solidaire du manche 9. Ces deux axes 16 et 17 sont sur le même plan. Deux bras de levier apparaissent - le bras de levier bas qui n'est autre que le manche - et un plus petit travaillant dans le boîtier 10. Boîtier aux dimensions nécessaires est du type aviation. Deux niveaux de commandes : un niveau en relation avec l'axe de tangage pour la profondeur, un niveau en relation avec l'axe des lacets pour la direction - puis les ordres sont transmis aux deux gouvernes par câbles sous gaine le long de la quille, la gouverne de direction sera alors en deux parties : une fixe et une mobile comme pour la profondeur de la première façon. Donc, chaque partie mobile est montée sur son axe et est commandée par câbles. Le débattement d'utilisation sera déterminé par l'amplitude recherchée sur chaque gouverne en rapport avec la longueur des bras le levier en jeu, eux mêmes dépendants des efforts à produire, donc en relation avec la surface mobile des gouvernes... Ces deux gouvernes, selon cette seconde façon, autorisent une envergure et surtout un allongement plus grand, une flèche plus faible avec diminution de la traînée induite... sans oublier, comme selon la première façon, la suppression du profil réflexe donc du mât... Tout cela pour de meilleures performances. Les inconvénients engendrés par ces "autorisations" sont contrés à des niveaux différents selon la façon. Mais la mise en virage peut être encore améliorée donc envergure et allongement augmentés en ajoutant aux deux gouvernes arrière (profondeur-direction) un lot de deux petits ailerons en bout des bords d'attaque dans le but essentiel de faciliter la mise en virage par une action physique ne demandant pas de gros efforts. - C'est la troisième façon : le dispositif d'ajout comprend alors trois éléments commandés : profondeur 1, direction 2 et ailerons 18, (fig 8 planche 4/7). Ces derniers éléments seront montés comme les précédents, chacun sur un manchon 19 immobilisé en bout de tube du bord d'attaque par deux goupilles (fig 9 - vue de dessus - aileron gauche). Les ailerons seront commandés comme sur un planeur par action sur le manche 9 ; les commandes d'ailerons prenant la place de la commande de direction dans le boîtier 10. La commande de direction sera alors modifiée pour se faire, toujours par câble sous gaines, par l'intermédiaire de poignées de vélo fixées sur la barre de contrôle : les palonniers pour un planeur. Mais pour plus de facilité la commande de direction (axe de lacet) peut rejoindre les autres commandes (axe de tangage, axe de roulis) dans le boîtier 10. Donc les poignées faisant office de palonniers sur la barre de contrôle sont remplacées par un troisième axe commandé lui aussi par le manche 9 ; pour cela il suffit de créer une rotation entre le manche 9 et l'axe 17. La pièce unique composée de l'axe 17 et du manche 9 se divise alors en deux éléments. Avant d'aller plus avant voici un exemple de boîtier (planche 5/7 - fig 11 et fig 12). Le croisillon 15 est montré sur la base du boîtier (axe 16). Deux niveaux de commande apparaissent. - Le premier niveau correspond aux commandes de profondeur (axe 16) il est composé d'une plaque 21 qui coulisse d'avant en arrière sur les rails 22. Une lumière 23 permet le débattement sur l'axe des roulis 17 du petit levier du manche 9. En son miiieu, et de chaque côté la fixation 24 des câbles de commandes. - Le second niveau correspond aux commandes d'ailerons 18 (axe 17), même montage - une plaque 25 sur rails 26 - une lumière 27 pour le débattement de l'axe de tangage 16, et les fixations des câbles 28. Les éléments d'ancrage des câbles 24 et 28 peuvent prendre d'autres formes. I1 apparaît que lors des déplacements du pilote pour déclencher un virage (traction puis déport latéral) le petit levier entraîne avec lui les plaques 21 et 25 à des amplitudes différentes selon les actions. Sur planeurs ou avions, le déclenchement d'un virage par action latérale du manche est pratiquement toujours accompagnée d'une action simultanée sur le palonnier concerné (conjugaison) afin de conserver une bonne symétrie de vol. Donc le déplacement de la plaque 25 agissant sur les ailerons 18 peut agir aussi simultanément sur la gouverne de direction 2. Pour le même débattement de la plaque 25 on peut obtenir une amplitude différente aux gouvernes ; ce qui veut dire que l'axe des roulis 17 peut être utilisé pour commander à la fois et simultanément roulis et lacet soit ailerons et direction. Cette action simultanée et bien dosée (amplitude des gouvernes concernées) doit permettre des rayons de virage plus faibles grâce à une bonne symétrie de vol. I1 va de soit dans ce cas, que chaque gouverne (18 et 2) devient tributaire de l'autre. - Pour palier à cet inconvénient la création d'un troisième axe indépendant est nécessaire. (Fig 13 - planche 6/7) Montage du manche 9 avec l'axe 17 pour permettre la rotation du manche comme cité précédemment. Le manche 9 possède un épaulement 29 servant d'appui à une bague de roulement mâle 30..., même montage qu'une fourche de vélo (un chemin de roulement femelle et mâle directement sur les pièces composant l'axe 17). L'axe 16, base du croisillon 15 qui supportera ce montage possédera les dimensions nécessaires. Le petit levier, prolongement dans le boîtier 10 du manche 9, possédera alors un bras de levier 31 en bout duquel seront branchés en opposition les câbles de la gouverne de direction. Une lumière 32 dans laquelle se déplacera un ergot 33 servant de butées pour limiter les rotations à un maximum à ne pas dépasser. Le levier 31 devra se trouver le plus près possible de l'axe 16 et perpendiculaire à celui-ci lorsque le manche est au neutre. Donc parallèle à l'axe 17 afin de diminuer au maximum l'amplitude du mouvement provoquée par l'axe 16 sur les câbles de direction, car au "poussé" ou au "tire". Le déplacement du petit levier du manche 9 absorbera une petite longueur des câbles de gouverne de direction. Cette petite longueur pouvant être compensée par un tendeur sur chaque câble (deux petites roulettes à gorges sur la même base articulée et bandée par un ressort). Par contre au cours d'un déplacement latéral du pilote, le petit levier provoquera de suite le départ d'une action sur le câble concerné de la gouverne de direction, ce qui permet d'anticiper l'action sur la direction, une conjugaison automatique. Action qui peut se poursuivre puis se répéter à l'amplitude désirée par action directe en rotation du pilote tout comme durant un pilotage classique. Ce principe des trois axes réunis sur le manche peut être utilisé en aviation (avion planeur) pour permettre à certaines personnes handicapées de piloter. Le manche classique serait muni en tête d'un petit guidon autorisant l'action en rotation d'une seule main. Enfin, l'anneau en bout du manche 9 dans lequel s'accroche le mousqueton de la sangle du harnais sera à sa base à l'empreinte du mousqueton (fig 14 avec une section du mousqueton) et possédera une certaine largeur (fig 15) afin de supprimer toute laxité, tout jeu en rotation (diverses possibilités trait plein et pointillés). De même la sangle d'accrochage du harnais demandera une certaine raideur afin de transmettre les mouvements de rotation du pilote. La sortie des câbles du boîtier peut se faire directement comme sur l'exemple fig 11, c'est-à-dire sur les côtés pour le câble de direction et d'ailerons (1 câble de direction et 2 câbles d'ailerons de chaque côté) et sur l'arrière et sur l'avant pour les deux câbles de profondeur. I1 est possible d'amener les sorties de câbles de direction à l'arrière par un renvoi sur une petite poulie de même pour la sortie avant du câble de profondeur concerné. - Pour le pliage, afin de limiter les difficultés sur une aile possédant deux ou trois éléments (profondeur, direction et ailerons) commandés, il est nécessaire d'avoir recours à certaines astuces. Le manchon portant profondeur 1 et direction 2 peut s'enlever et se remonter facilement à la seule condition d'adapter un système pour débrancher facilement les câbles de commande, les gaines restant fixées sur la quille ou passant à l'intérieur de la quille. Chaque bout de câble peut se terminer par un petit tube de faible longueur dont l'extrémité libre possédera un élément femelle de rotule verrouillable sur chaque rotule à l'extrémité des leviers de profondeur et de direction rotules employées en aviation pour la transmission de certaines commandes devant être débranchées à l'occasion, il est possible également d'agir sur les leviers de gouvernes. Pour éviter de démonter le manchon supportant le boîtier 10 et le manche 9 il est nécessaire d'articuler le manche 9 en dessous de l'anneau 14, donc prévoir un système de verrouillage tel que manchon se vissant sur l'articulation comme la sécurité des mousquetons. I1 est également possible de démonter le manchon mais il devrait subir une modification (fente) pour franchir l'obstacle que représente la fixation des câbles de queue. Pour les ailerons 18 les manchons peuvent se démonter par débranchement des câbles, mais il est possible de les laisser en place en fabriquant une éclisse positionnant les tubes de bord d'attaque l'un par rapport à l'autre ainsi que les ailerons (fig 10 - planche 4/7). L'éclisse 20 assez large, longueur des ailerons, se positionne sur les deux manchons d'ailerons 19 et emprisonne les ailerons 18 dans une position de pliage correcte tout en les protégeant. I1 sera bon alors d'assurer une protection du manche 9 devant rester libre de toutes contraintes durant pliage et transport. Sur aile de parapente, le dispositif d'ajout, selon l'invention, consiste à créer un profil réflexe caractérisé selon l'invention par une bande de toile étroite sur le dessus du bord d'attaque dont seule la bordure avant (côté bord d'attaque) est liée à celui-ci, la bordure d'arrière est libre. Bande de toile qui épouse le relief de la voile sur une certaine longueur concernant la zone la plus sensible aux fermetures, voire les zones les plus sensibles. La bande de toile sera rigidifiée sur sa largeur à intervalles réguliers dans les creux inter-caissons par des lattes au profil correspondant exactement au profil avant de l'aile gonflée (Planche 7/7 - fig 16 - coupe partielle de profil). La bande de toile 34 libre en arrière est intimement liée sur la partie haute du bord d'attaque en 35 donc sur une ligne correspondant à la zone de rupture du profil en cas de fermeture Dans chaques creux inter-caissons, une gaine 36 recevra une latte 37 au profil de l'endroit, chaque gaine traverse la largeur de la bande libre pour continuer à l'intérieur du bord d'attaque jusqu'au niveau 38 ligne de partage de l'écoulement intrados-extrados. En vol normal, la bande dont la bordure arrière ne dépasse pas le niveau de la zone de décollement des filets d'air, reste collée à la voilure, en cas de fermeture (fig 17) le bord d'attaque "chiffonne" et à tendance à passer dessous la voile entraînant avec lui les lattes qu'il contient, ce qui provoque l'élévation par basculement de la bande de toile qui agissant à cet instant comme une voile se verra renvoyée dans sa position initiale par la force du vent relatif recréant ainsi le bord d'attaque sous l'action des lattes. REVENDICATIONS 1) Dispositifs d'ajouts pour ailes de vol libre afin d'améliorer les performances et les conditions d'utilisation. - Sur aile delta dispositif caractérisé par deux ou trois éléments montés et commandés de façon différente selon le type d'aile et intervenant sur les trois axes. - Sur aile de parapente, le dispositif est caractérisé par un élément essentiel créant un profil réflexe afin de limiter les risques de fermeture. 2) Dispositif pour aile delta selon la revendication 1, caractérisé par un dispositif de commande utilisant les changements d'angles du plan d'accrochage du pilote par rapport au plan de l'aile. Changement d'angles provoqués par les déplacements du pilote par action sur la barre de contrôle. 3) Dispositif de commande selon la revendication précédente caractérisé par le fait qu'il peut intervenir directement sur les 3 axes tangage - roulis - lacet en réunissant ceux-ci sur une seule et même commande. 4) Dispositif pour aile de parapente selon la revendication 1 caractérisée par une bande de toile sur le dessus du bord d'attaque et dont la bordure arrière libre est la base du profil réflexe.