Brevet FR2790442A1 — publié le 20000908

La présente invention concerne un moyen de liaison pour relier un volet mobile à une aile d'avion, le moyen de liaison assurant le montage du volet sur l'aile et guidant celui-ci, ce moyen de liaison étant un élément en forme de barre élastique en torsion et possédant des zones de liaison. Ce volet est monté et guidé vis-à-vis de l'aile par le moyen de liaison. L'expression avion désigne dans la suite les avions à aile fixe et ceux à aile mobile. Les deux possèdent des ailes. En général l'aile est équipée d'un volet mobile. L'aile constitue la structure portant le volet mobile. Le montage du volet sur l'aile est assuré par des moyens de liaison permettant de monter et de guider le volet. Le volet mobile permet de commander l'avion. Dans un avion, en général l'aile portante est équipée de volets mobiles. Dans un avion connu, le volet intérieur est par exemple un gouvernail monté et guidé par deux paliers de l'aile portante. La commande du volet se fait par la transmission d'une force exercée par un actionneur. Dans le cas d'avions à aile(s) tournante(s), l'aile est constituée par une lame de rotor. Plusieurs lames de rotor constituent le rotor principal comme par exemple dans le cas d'un hélicoptère. Dans une réalisation connue d'un avion à aile tournante, chaque pale de rotor comporte des volets de commande mobiles. Suivant le sens de rotation des pales du rotor, il faut actionner les volets de commande. Ces volets de commande sont portés par l'intermédiaire de paliers lisses ou paliers à billes sur la pale du rotor et sont déplacés mécaniquement par l'intermédiaire d'une trin- glerie. Les paliers lisses ou à billes forment le moyen de liaison pour relier le volet à l'aile, c'est-à-dire assurer le montage et le guidage. Les paliers utilisés ont en général un jeu trop important. En particulier dans le cas d'hélicoptères dans lesquels les paliers sont soumis à des charges à haute fréquence et de plus aux contraintes engendrées par la force centrifuge sur le palier entraînant une usure rapide des paliers. La conséquence en est un endommagement des paliers avec le risque de blocage du volet. La fiabilité de tels moyens de liaison diminue très rapidement en cas de charges à haute fréquence. Récemment, on a cherché à commander une pale de rotor à haute fréquence avec des volets entraînés par un moyen piézo-électrique. Les actionneurs piézo-électriques utilisés présentent certes une très grande vitesse de com- mande et peuvent exercer une force d'actionnement importante, mais leur course d'actionnement est très faible. Or, la commande des pales de rotor nécessite une course de réglage beaucoup plus grande que celle possible par les actionneurs piézo-électriques, si bien qu'il faut des moyens de démultiplication de course supplémentaires. Ces moyens de démultiplication de course sont nécessairement entachés d'un jeu mécanique. Une mise en charge supplémentaire des moyens de démultiplication de course (palier, tringlerie) est créée par la force centrifuge relativement élevée pendant la rotation de la pale de rotor. De plus, il faut des paliers latéraux, coûteux pour réduire les contraintes d'un palier corres- pondant. La présente invention a pour but d'améliorer la liaison entre un volet mobile et une aile tout en réduisant les moyens mis en oeuvre. A cet effet, l'invention concerne un moyen de liaison du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'élément en forme de barre est en une seule pièce en matière composite renforcée par des fibres, cette pièce étant rigide en flexion. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'élément en forme de barre a un profil cruciforme; - chacun des bras de la croix est fendu au milieu; - l'élément en forme de barre a un profil en Y; - un guidage glissant est réalisé entre l'élément en forme de barre et l'aile et/ou le volet; - plusieurs éléments en forme de barres sont alignés axi- alement l'un derrière l'autre. L'élément de tige élastique en torsion et rigide en flexion est essentiellement en forme de barre et constitue l'axe de torsion entre le volet et l'aile. Le débattement du volet par un actionneur correspondant produit une torsion de l'élément en forme de barre. L'élément en forme de barre comporte des zones de liaison. Une zone de liaison réalise la liaison entre l'élément en forme de barre et l'aile ou le volet. Suivant une réalisation, la zone de liaison peut être constituée par une surface collée insérée dans la surface extérieure de l'élément en forme de barre. La surface de collage appropriée est réalisée sur l'aile ou le volet. La zone de liaison peut également être réalisée par un autre moyen de liaison. Par exemple la zone de liaison peut être réalisée pour recevoir uniquement une liaison à vis. Une autre possibilité consiste à réaliser la zone de liaison sous la forme d'un corps tridimensionnel, comportant un segment de l'élément de barre ayant également une surface de collage. Cette dernière possibilité est notamment avantageuse pour bien transmettre des efforts transversaux et longitudinaux. Une telle réali- sation serait notamment avantageuse pour une pale de rotor d'hélicoptère. Pour arriver à une plus grande sécurité de la liaison entre l'élément en forme de barre et l'aile ou le volet, on peut réaliser la zone de liaison à la fois pour une liaison collée et pour une liaison à vis. La liaison serait alors garantie contre les défaillances. L'élément en forme de barre comporte au moins trois zones de liaison. Deux zones peuvent être prévues en face du volet et une troisième zone de liaison en face de l'aile. Cette solution ne constitue pas une limitation, car en variante, on peut avoir deux zones de liaison vis-à- vis de l'aile et une troisième zone de liaison vis-à-vis du volet. L'élément en forme de barre élastique en torsion et rigide en flexion évite l'utilisation de paliers lisses ou de paliers à billes et garantit l'absence de jeu dans la liaison entre le volet et l'aile. L'utilisation jusqu'à présent d'au moins deux paliers lisses ou paliers à billes est remplacée ici uniquement par un élément en forme de barre. De plus, on supprime les moyens de transmission de force ou de transmission de course qui sont également entachés de jeu. La solution selon l'invention ne nécessite que la mise en ouvre de moyens réduits par rapport à ceux nécessaires à l'état de la technique. Il en résulte également l'avantage d'un élément en forme de barre sans corrosion par comparaison avec les paliers connus. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 montre un élément en forme de barre élastique en torsion et rigide en flexion avec les zones de liaison, - la figure 2 montre la zone de liaison comme un corps étendu dans l'espace, dont un segment entoure l'élément en forme de barre, - la figure 2a montre un élément en forme de barre élastique en torsion et rigide en flexion avec deux zones de liaison pour le volet une zone de liaison pour l'aile, - la figure 2b montre un volet avec des surfaces de collage pour deux éléments en forme de barres en série selon la figure 2a, - la figure 3 est une coupe selon A-A de l'élément en forme de barre de la figure 2a, - la figure 3a est une coupe selon B-B en forme l'élément en forme de barre selon la figure 2a, - la figure 3b est une coupe selon C-C de l'élément en forme de barre selon la figure 2a, - la figure 4 montre un moyen de guidage. La figure 1 est une vue éclatée d'un détail d'une aile 1 et d'un volet 2. L'aile 1 et le volet 2 forment le profil par exemple d'une aile portante d'avion ou d'une pale de rotor d'hélicoptère. Le volet fait ainsi partie de ce profil. Comme l'invention s'applique à la fois au volet d'aile d'avion et au volet de pale de rotor d'hélicoptère, l'expression pale de rotor ou aile portante sera désignée ci- après de manière générale par l'expression aile. Partant d'une position de base (correspondant par exemple à la direction Y) du volet 2 par rapport à l'aile 1, le volet 2 est guidé autour d'un axe selon l'axe longitudinal AL de l'aile et exécute ainsi un mouvement de basculement. Cela permet de bomber le profil. On bombant le profil, on agit sur la poussée ascensionnelle générée par l'aile et on commande ainsi l'avion. Pour la direction de mouvement RF10 (qui correspond à la direction Y), le volet 2 peut basculer en travers, vers le haut ou vers le bas (dans la direction Z). Le basculement du volet 2 est assuré par au moins un actionneur. L'actionneur peut par exemple être un élément piézo-électrique équipant l'aile 1 et/ou le volet 2; cet élément se commande par une commande électrique. L'actionneur n'a pas été représenté pour simplifier la figure 1. Pour permettre le basculement du volet 2, l'invention prévoit un élément en forme de barre 3, élastique en torsion et rigide en flexion; cet élément porte le volet 2 par rapport à l'aile 1 et en assure le débattement. L'élément 3 est en forme de barre. Sa section peut être ronde comme cela est indiqué; elle peut également être polygonale. L'élément en forme de barre est aligné principalement suivant la direction longitudinale de l'axe AL de l'aile. L'élément en forme de barre 3 réalise par ses surfaces de liaison 4, la liaison solidaire entre l'aile 1 et le volet 2. L'élément en forme de barre 3 comporte au moins trois zones de liaison 4. Deux zones de liaison 4 peuvent être associées à l'aile 1 et l'une au volet 2 ou inversement, c'est-à-dire deux zones de liaison 4 peuvent être associées au volet 2 et une à l'aile 1. La zone de liaison peut être réalisée par une surface prévue dans la surface de l'élément en forme de barre 3. Cette surface peut avantageusement être une surface de collage. La zone de liaison peut également réaliser une autre liaison. Par exemple la zone de liaison peut être prévue pour recevoir uniquement une liaison à vis. Pour arriver à une plus grande sécurité de la liaison entre l'élément en forme de barre 3 et l'aile 1 et le volet 2, on peut prévoir dans la zone de liaison 4 à la fois une liaison par collage et une liaison par vissage. Dans l'exemple de la figure 1, les zones de liaison 4 sont réalisées par des surfaces 50, 51, 52 dégagées dans la surface de l'élément en forme de barre 3. Il s'agit de surfaces de collage. Ces surfaces de collage 50, 51, 52 sont en général planes, mais elles peuvent également être bombées. L'aile 1 et le volet 2 comportent des surfaces de collage adéquates, de forme adaptée. Ces surfaces de collage peuvent le cas échéant être complétées par des liaisons par vis. En cas de débattement du volet 2, il y a torsion de l'élément en forme de barre 3. La stabilité est assurée par la rigidité en flexion de l'élément en forme de barre 3. Dans le présent exemple de réalisation, on a deux zones de liaison 4 (surfaces de collage 50, 52) par rapport au volet 2 et une troisième zone de liaison 4 (surface de collage 51) par rapport à l'aile 1. L'extension de la zone de liaison 4 dépend de la nature du moyen de fixation utilisé comme par exemple des vis ou de la colle. Il est avantageux d'avoir une zone de liaison 4 de surface relativement grande, car alors on a une transmission particulièrement bonne des forces transversales et longitudinales. Pour utiliser cet avantage de manière optimale, les zones de liaison 4 ont une surface augmentée par rapport à un segment de surface de l'élément de barre 3 prévu de façon correspondante dans la zone de liaison. A la figure 2, la zone de liaison 4 est réalisée sous la forme d'un corps 6 tridimensionnel, de forme paral- lélépipédique et englobe une section correspondante 30 de l'élément en forme de barre 3. L'élément en forme de barre 3 a par exemple une section à quatre côtés. La figure 2a montre un élément en forme de barre 3 avec d'autres zones de liaison 4. La section de l'élément en forme de barre 3 peut se choisir suivant l'application et elle est définie selon les conditions relatives à la sou- plesse en torsion et la rigidité en flexion. L'élément en forme de barre 3 a avantageusement une section cruciforme. Les zones de liaison 4 ont la forme de trois organes paral- lélépipédiques 6. Les organes 6 peuvent également avoir une autre forme dans l'espace. Les zones de liaison 4 aux extrémités forment un organe 6 avec chaque fois une surface de collage 60, 62 pour le volet 2. La zone de liaison intermédiaire 4 forme comme organe 6, une surface de collage 61 correspondante tournée vers l'aile 1. Il est en outre prévu un volet 2 avec des surfaces de collage 600, 620. Les surfaces de collage du volet sont de forme correspondant à celle des surfaces de collage 60, 62 de l'élément en forme de barre 3. Cela signifie que la surface de collage 60 doit être collée à la surface de collage 600 ou que la surface de collage 62 doit être collée à la surface de collage 620. La surface de collage 61 de l'organe 6 de l'élément en forme de barre 3 se colle à la surface de collage correspondante de l'aile 1. Pour réduire les contraintes exercées sur une liaison collée par la force centrifuge, il est intéressant d'aligner principalement deux éléments en forme de barres l'un derrière l'autre à la place d'un seul élément en forme de barre pour le volet 2. La figure 2b montre un volet 2 correspondant avec des surfaces de collage 601, 602; 621, 622 pour recevoir deux éléments en forme de barres (non représentés); chacun des deux éléments en forme de barres présente deux surfaces de collage pour recevoir le volet 2. Les surfaces de collage 601, 602 reçoivent les surfaces de collage d'un élément en forme de barre et les surfaces de collage 621, 622 reçoivent les surfaces de collage d'un autre élément en forme de barre comme le montre la disposition des surfaces de collage 601, 602; 621, 622, il faut que les deux éléments de barre soient alignés l'un sur l'autre. Cette disposition multiple des éléments en forme de barres n'est pas limitée au nombre donné dans l'exemple de la figure 2b. Des volets de grande longueur suivant l'axe longitudinal AL de l'aile peuvent avoir un nombre beaucoup plus important d'éléments en forme de barres. Aux figures 3, 3a, 3b, on suppose que l'élément en forme de barre 3 de la figure 2a présente une section cruciforme. Selon cette hypothèse, la figure 3a montre la coupe A-A. On voit que le volet 2 est collé avec sa surface de collage 600 et collée à la surface de collage 60 de l'organe 63; cette surface de collage 60 correspond à une zone de liaison 4. L'organe 63 est issu de la section cruciforme de l'élément en forme de barre 3 en ce que le quatrième bras de la croix a été supprimé au niveau de la surface de collage et l'extension verticale des bras de la croix a été augmentée. L'organe 63 est de dimension plus grande que la section cruciforme d'origine de l'élément en forme de barre 3 (figure 3a). La figure 3a est la coupe B-B de la figure 2a. Elle montre la section cruciforme de l'élément en forme de barre 3. Le volet et l'aile présentent au niveau de l'élément en forme de barre cruciforme, avantageusement un léger dégagement pour ne pas gêner le mouvement de torsion de l'élément en forme de barre. La figure 3b montre par la coupe C-C selon la figure 2a, la fixation de l'élément en forme de barre 3 sur l'aile 1. La section cruciforme comme zone de liaison 4 a été réalisée sur l'organe 63 collé par sa surface de collage 61 à l'aile 1. L'organe 64 est plus épais dans son extension verticale. L'élément en forme de barre 3, élastique en torsion et rigide en flexion avec les zones de liaison 4 est réalisé avantageusement en une matière composite collée, renforcée par des fibres de verre. On a ainsi un élément sans corrosion, contrairement au palier connu à sollicitation dynamique. L'élément en forme de barre 3 élastique en torsion et rigide en flexion est avantageusement réalisé en une seule pièce. Le profil de l'élément en forme de barre 3, élastique en torsion et rigide en flexion peut avoir différentes formes. De manière avantageuse, on utilise un profil cruciforme (figure 3a). En particulier, les bras verticaux (direction Z) de la croix peuvent être dimensionnés de manière plus importante que les bras horizontaux de la croix. Pour améliorer l'aptitude au fonctionnement, tous les bras du profil en croix peuvent être fendus en leur milieu. Un profil en Y constitue également une solution efficace et économique. Ces deux possibilités pour un profil d'un élément en forme de barre garantissent une faible rigidité en torsion et en même temps une grande rigidité en flexion. Pendant le vol, des forces aérodynamiques s'exer- cent sur le profil d'une surface portante ou celui d'une pale de rotor. L'aile et le volet peuvent être influencés de manière non identique par ces efforts. On peut avoir une variation de position (coulissement relatif) agissant prin- cipalement dans la direction Z entre l'aile et le volet. Ces efforts sollicitent notamment les liaisons encollées et/ou les liaisons vissées. Pour améliorer la solidité du montage entre l'aile et le volet 2, on peut en outre prévoir un moyen de guidage. La figure 4 montre un tel moyen de guidage. Ce moyen peut être prévu entre l'organe 6 de l'élément en forme de barre 3 et l'aile 1 (ou le volet 2). La surface 623 de l'organe 6 (surface non collée) opposée à la surface de collage 62 peut comporter une forme de rainure 7 longi- tudinale par rapport à l'élément en forme de barre 3. En face de cela, l'aile 1 ou le volet 2 correspondant peuvent avoir un bourrelet 8 logé dans la rainure 7. Le guidage est ainsi assuré par le bourrelet 8 et la rainure 7. Le guidage constitue ainsi un guidage glissant. Ce guidage glissant garantit une rotation précise du volet 2 par rapport à l'aile 1, participe aux efforts de maintien du volet 2 et reçoit des charges sans déformation. L'élément en forme de barre 3 est ainsi avantageusement multifonctionnel. R E V E N DI C A T I ON S 1 ) Moyen de liaison pour relier un volet mobile à une aile d'avion, le moyen de liaison assurant le montage du volet sur l'aile et guidant celui-ci, ce moyen de liaison étant un élément en forme de barre élastique en torsion et possédant des zones de liaison, caractérisé en ce que l'élément en forme de barre (3) est en une seule pièce en matière composite renforcée par des fibres, cette pièce étant rigide en flexion. 2 ) Moyen de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément en forme de barre (3) a un profil cruciforme. 3 ) Moyen de liaison selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des bras de la croix est fendu au milieu. 4 ) Moyen de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément en forme de barre (3) a un profil en Y. ) Moyen de liaison selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce qu' un guidage glissant (7, 8) est réalisé entre l'élément en forme de barre (3) et l'aile (1) et/ou le volet (2). 6 ) Moyen de liaison selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que plusieurs éléments en forme de barres (3) sont alignés axialement l'un derrière l'autre. 7 ) Moyen de liaison selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que Il l'élément en forme de barre (3) est en matière composite renforcée par des fibres.