Brevet FR2789129A1 — publié le 20000804

Description La présente invention concerne un bord d'attaque moulé pour les ailes semi-rigides, dont la structure est extrêmement bien adaptée aux efforts qu'il doit reprendre et ayant une forme géométrique permettant une grande efficacité aérodynamique, ainsi que son procédé de fabrication. Les voilures semi-rigides sont notamment utilisées en deltaplane et en aviation légère. Leur structure est composée de 2 bords d'attaque en tubes ronds, en aluminium ou en matériaux composites, et d'une partie centrale, quille ou fuselage. Sur lesdits tubes est tendue une voile en tissu qui en fait le tour pour former, sur une partie de la corde, une double surface. La forme en section - le profil - est donnée par des lattes préformées. Entre la quille centrale et les extrémités des ailes se forment deux lobes, symétriques en ligne droite. Par déplacement du centre de gravité, ces lobes deviennent asymétriques et entraînent la mise en virage. La technique habituelle des bords d'attaque en tubes d'aluminium a l'inconvénient d'être coûteuse à fabriquer. En effet, le bord d'attaque est alors composé d'une multitude de pièces usinées et de plusieurs morceaux - de diamètres différents - de tubes d'aluminium de très haute qualité, chers et qu'il faut commander par centaines de mètres. I1 en résulte des stocks et des en- cours importants. Le profil aérodynamique ainsi obtenu a un rayon au bord d'attaque qui est forcément le rayon du tube employé, ce qui est rarement l'optimum dans cette partie critique de l'écoulement. -2 - De plus, le vrillage en bout de plume est mal contrôlé par ces structures, car il est difficile de transmettre un effort de torsion à un tube rond. Or, ce vrillage a une influence majeure sur la stabilité et les performances de l'aéronef. Dans l'état actuel, pour faire baisser le vrillage (et ainsi augmenter les performances), on tend le tissu qui forme la surface de l'aile, ce qui a pour effet immédiat de réduire les lobes et de rendre l'aéronef moins maniable. En outre, en cas d'une perturbation telle que l'incidence en bout de plume devienne négative, la section ne présente aucune résistance vers le bas et le tissu se détend, diminuant le vrillage, ce qui peut, dans les cas extrêmes mais fréquents, rendre l'aile instable et entraîner le "tumbling". Le pilote s'en sort la plupart du temps grâce à son parachute de secours, mais parfois ce genre d'accident est mortel. La réponse des constructeurs à ce danger sont des cannes de bout de plume, mais qui ne travaillent qu'en négatif et qui perturbent la mise en virage. Une autre réponse des constructeurs sont les ailes rigides. Dans ce cas, le tissu est tendu sur des nervures qui sont fixés rigidement aux bords d'attaque moulés, qui travaillent en torsion. Mais lesdites ailes rigides, contrairement aux ailes semi-rigides qui se servent de leur souplesse pour la mise en virage, nécessitent des commandes avec câbles, rotules, charnières et tous les accessoires usuels des commandes aérodynamiques. Ces commandes sont plus chères, plus lourdes et plus complexes que la mise en virage par simple déplacement du centre de gravité. -3 - La présente invention a pour objet un bord d'attaque permettant de palier à ces défauts, à la fois plus sûr et plus performant, et simple à fabriquer. Elle sera mieux comprise en se référant aux figures: * la figure 1 représente une section caractéristique du bord d'attaque; * la figure 2 représente cette même section au niveau des renforts en tube rond; * la figure 3 représente une vue de trois-quarts arrière d'un bord d'attaque côté droit; * la figure 4 représente une vue de dessus du même bord d'attaque droit; * la figure 5 représente une coupe dans le moule dans le cas d'une fabrication en une seule opération; * la figure 6 représente une coupe des deux moules dans le cas d'une fabrication en deux moules. Selon une idée de base de l'invention, le bord d'attaque est moulé dans une forme en négatif (1), en matériaux plastiques renforcés de fibres, et inclut un logement (13) pour une canne de bout de plume (14). Cette canne soutient le profil à l'extrémité de l'aile, et lui impose un vrillage. Ledit vrillage entre l'emplanture et le saumon est donc parfaitement maîtrisé, assurant stabilité et performance. Cependant, les lobes dans la partie médiane de chaque demi aile sont disponibles pour la mise en virage par déplacement du centre de gravité. La forme générale de ce bord d'attaque est une extrusion sur des sections (2), qui peuvent varier légèrement le long de l'envergure. -4 - Lesdites sections (2) comprennent trois parties: * Une courbe avant (3) correspondant au contour du bord d'attaque du profil aérodynamique (10) que l'on souhaite utiliser. Cette courbe est sans point d'inflexion; * Une surface (5) qui correspond au volume central occupé par un matériau léger et qui s'emboîte parfaitement dans ladite courbe avant (3), et laissant libres les extrémités (6) de ladite courbe avant (3). * Un courbe arrière (4) rejoignant ladite courbe avant (3) aux extrémités (6) de manière tangente et recouvrant le volume central (5). Ce volume central peut avoir une forme quelconque, et peut en particulier former un bossage sur la face arrière. Ledit bossage de la face arrière permet d'augmenter considérablement l'inertie en torsion de la structure. De plus, cette forme particulière permet d'utiliser le bord d'attaque ainsi obtenu en remplacement d'un bord d'attaque rond traditionnel. Il suffit pour cela qu'aux endroits de fixation on évide, sur un dizaine de centimètres, la partie o les deux faces avant et arrière se rejoignent, pour ne laisser qu'une forme vaguement ovoide. Une possibilité avantageuse de l'invention est d'inclure directement au moulage un logement (13) pour une canne (14) à l'extrémité de l'aile, dans une direction transverse. La direction sera compris dans la plupart des cas entre 15 et degrés par rapport à la perpendiculaire. Ledit logement (13) peut être un simple tube dans lequel s'emboîte ladite canne (14) au moment de l'assemblage de l'aile. Ladite -5 - canne (14) transmet les efforts aérodynamiques du saumon au bord d'attaque, qui est alors sollicité en torsion. Cet effort en torsion est transmis à la partie centrale de la structure (15) qui doit donc être renforcée en conséquence aux endroits sensibles. Voici deux possibilités de réaliser la forme particulière de ce bord d'attaque: * On peut utiliser un moule (11) et un contre moule (12), correspondants aux formes avant (3) et arrière (4) décrites précédemment. Les deux demi coquilles sont moulées séparément puis collés ensembles. * On peut aussi mouler le bord d'attaque complet en une seule opération, sous vide, avec un seul moule (1). Le volume central (5) est alors occupé par un matériau léger, comme de la mousse polystyrène. La mousse est prédécoupée avant moulage à la forme exacte pour épouser parfaitement les contours précités, et donner le bossage de la face arrière. La découpe peut être effectuée très facilement à l'aide d'un "fil chaud". Avant de placer la mousse dans la forme, on peut l'insérer dans une "chaussette" en fibre, qui travaille donc en torsion. Cette deuxième méthode de fabrication permet un vaste choix pour le matériau de remplissage. On peut par exemple utiliser, au niveau des fixations, sur quelques dizaines de centimètres de long, des tubes ronds (8) en aluminium en lieu et place de la mousse légère; une petite pièce rapportée (9) sera néanmoins probablement nécessaire au niveau du point d'arrêt aérodynamique entre la face avant -6 - et le tube. Ce renfort en matériau isotrope est plus adapté pour supporter les efforts ponctuels comme ceux dus à des vis de fixations. Il peut être intéressant alors pour ledit bossage de la face arrière d'avoir une forme en arc de cercle. Ainsi, lors de l'utilisation d'un tube rond pour renfort local, la face arrière a une continuité totale, ce qui est avantageux à la fois pour l'esthétique, pour la tenue en sollicitation et pour la facilité de fabrication. -7 - Revendications 1) Bord d'attaque pour voilures semi-rigides de forme longiligne, caractérisé en ce qu'il comporte des sections droites (2) composées d'une courbe avant (3) n'ayant pas de point d'inflexion correspondant au contour (10) du bord d'attaque d'un profil aérodynamique, d'une surface (5) correspondant à un volume central s'emboîtant dans le creux de ladite courbe avant (3), et d'une courbe arrière (4) rejoignant ladite courbe avant aux extrémités (6) de manière tangente et recouvrant ledit volume central (5); 2) Bord d'attaque selon la revendication nOl, caractérisé en ce que la partie de la courbe arrière (3) recouvrant le volume central (5) soit circulaire; 3) Bord d'attaque selon la revendication n 2, caractérisé par des inserts (8) en tube rond pris en sandwich entre lesdites surfaces avant (3) et arrière (4), en remplacement du volume central (5); 4) Bord d'attaque selon la revendication n 3, caractérisé en ce que des pièces (9) viennent combler le volume compris entre lesdits inserts (8) et la face avant (3); ) Bord d'attaque selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un tube (13) est pris entre lesdites surfaces avant (3) et arrière (4), à une des extrémités du bord d'attaque selon l'invention, et dans une direction transverse. 6) Procédé de fabrication d'un bord d'attaque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une seule opération dans un moule en négatif (1) correspondant à ladite surface avant (3), et o le volume central (5) étant occupé soit par lesdits inserts (8) en tube rond soit par une mousse -8 - de faible densité (5) prédécoupée et prise en sandwich entre lesdites surfaces avant (3) et arrière (4); 7) Procédé de fabrication selon la revendication n 6 caractérisé en ce que tout le matériau de remplissage du volume central est enfilé dans une chaussette en fibres de renfort avant d'être placé dans le moule; 8) Procédé de fabrication selon l'une des revendications n 6 ou n 7, caractérisé par la fabrication en deux demi coquilles moulées dans deux moules en négatif (11 et 12) correspondants à lesdites surfaces avant (3) et arrières (4);