Brevet FR2802896A1 — publié le 20010629

La présente invention concerne un mât de suspension profilé de voilure d'aéronef. On sait que certains aéronefs comportent des mâts profilés, sus- pendus à leur voilure et faisant saillie par rapport à l'intrados de cette der- nière. De tels mâts sont destinés à la suspension, sous la voilure, de dis- positifs tels que des moteurs, des armes, des réservoirs de carburant, etc... Bien entendu, ces mâts et les dispositifs qui leur sont suspendus engendrent des perturbations dans l'écoulement aérodynamique sur la voilure, ce qui se traduit, localement, par une perte de portance et un ac- croissement de traînée. Ces effets aérodynamiques défavorables sont par ailleurs renforcés, du fait que, pour des raisons structurelles notamment, lesdits mâts, d'une part, présentent une largeur relativement importante et, d'autre part, ont leur bord de fuite au voisinage du bord de fuite de la voilure, un tel voisinage de bords de fuite augmentant les risques de dé- collement des filets d'air. Pour remédier à ces inconvénients, on utilise déjà depuis 1986, sur l'avion Airbus A320, un carénage de réduction de perte locale de susten- tation aérodynamique due à un tel mât de suspension, ce carénage --qui est par exemple décrit dans le document EP-A-0 432 972-- étant disposé au contact de l'intrados de ladite voilure et s'étendant, d'une part, en hau- teur, sur une partie dudit mât et, d'autre part, vers l'arrière de la voilure, en se prolongeant au-delà du bord de fuite de cette dernière. Un tel caré- nage connu présente la forme approximative d'un parallélépipède droit terminé à l'arrière par une pyramide à pointe arrondie. La surface supé- rieure du carénage, saillant au-delà du bord de fuite de la voilure, prolonge l'extrados de celle-ci et la largeur dudit carénage correspond à la largeur maximale dudit mât, de sorte que les faces latérales dudit carénage pro- longent vers l'arrière la section de largeur maximale dudit mât. Pour un avion de taille moyenne, ce carénage connu présente des dimensions acceptables. En revanche, pour un avion de grande taille, il est obligatoirement long et volumineux, ce qui engendre de fortes charges aérodynamiques s'exerçant en vol sur ledit carénage. Ceci implique de le rigidifier de sorte qu'il en résulte une augmentation de masse pénalisante. Par ailleurs, lorsque la voilure comporte des éléments mobiles de bord de fuite, tels que des volets de courbure, ce carénage doit lui-même être mobile. Dans ce cas, pour certaines configurations de vol, le carénage peut se trouver au moins en partie dans le flux d'air chaud d'un moteur -dont la température peut atteindre 700 C-- de sorte qu'il doit alors être réalisé dans des matériaux résistant à la chaleur et dimensionné pour ré- sister à ces températures élevées. Il en résulte donc des contraintes de masse et des coûts supplémentaires de réalisation. L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvé- nients. A cette fin, selon l'invention, le mât de suspension de voilure d'aé- ronef, ladite voilure comportant un intrados dont la partie arrière est concave et en retrait par rapport à sa partie avant et ledit mât: - étant suspendu à ladite voilure en faisant saillie par rapport audit intra- dos de la voilure et étant profilé pour comporter, entre son bord d'atta- que et son bord de fuite, une section de largeur maximale; et - étant pourvu d'un carénage de réduction de perte locale de sustentation aérodynamique, qui: est disposé au contact de l'intrados de ladite voilure et s'étend en hauteur sur une partie dudit mât; s'étend vers l'arrière de la voilure, avec des faces latérales en prolon- gement aérodynamique de la section de largeur maximale dudit mât et se prolonge à l'arrière de la voilure, au-delà du bord de fuite de celle- ci, par une partie arrière saillante ayant une surface supérieure en prolongement aérodynamique de l'extrados de ladite voilure, est remarquable: - en ce que ladite section de largeur maximale dudit mât est disposée à l'avant de ladite partie arrière, concave et en retrait, de l'intrados de la voilure; et - en ce que ledit carénage de réduction de perte locale de sustentation aérodynamique: est logé, au moins pour la plus grande part de sa hauteur, dans la concavité de ladite partie arrière de l'intrados de la voilure, et 15. comporte une face inférieure qui se rapproche de ladite surface supé- rieure en prolongement aérodynamique de l'extrados de la voilure pour donner, à ladite partie arrière saillante dudit carénage, la forme d'une lame s'amincissant vers l'arrière et terminée par un bord de fuite aérodynamique. Ainsi, grâce à la présente invention, on obtient un carénage plat de faibles dimensions qui permet de résoudre les problèmes du carénage connu, mentionnés ci-dessus. On remarquera que le bord de fuite aérody- namique dudit carénage permet de réduire considérablement la longueur de la partie saillante de celui-ci au-delà du bord de fuite de la voilure pour une efficacité aérodynamique du même ordre. L'expérience a montré que la présente invention permet de réduire d'environ 80% la hauteur du caré- nage et d'environ 50% la longueur de ladite partie saillante de celui-ci par rapport à ce carénage connu, à efficacité aérodynamique sensiblement égale vis-à-vis des risques de décollements des filets d'air au bord de fuite du mât et des problèmes de perte de portance. Une telle réduction des dimensions permet donc d'éviter les inconvénients de masse et d'encom- brement mentionnés ci-dessus et, dans le cas d'un carénage mobile pro- che du flux chaud d'un moteur, de réduire les contraintes de dimension- nement et de nature des matériaux à utiliser. Pour augmenter encore la limitation en épaisseur du carénage conforme à la présente invention, il est avantageux que sa face inférieure soit concave. En ce qui concerne le bord de fuite de la partie arrière du carénage, plusieurs modes de réalisation sont prévus par la présente invention. Par exemple: - les faces latérales de la partie arrière saillante du carénage peuvent, tout comme celles de la partie du carénage se trouvant en regard de l'intrados, être au moins approximativement parallèles entre elles, en prolongement de la section de largeur maximale du mât. Dans ce cas, le bord de fuite du carénage est allongé, par exemple rectiligne, et il peut être au moins sensiblement parallèle au bord de fuite local de la voilure; - ou bien, en variante, les faces latérales de la partie arrière saillante du carénage peuvent, contrairement à celles de la partie du carénage se trouvant en regard de l'intrados, converger l'une vers l'autre en direc- tion de l'arrière. Dans ce cas, lesdites faces latérales peuvent être convexes et elles peuvent définir, pour ledit carénage, soit un bord de fuite relativement allongé, par exemple rectiligne, soit un bord de fuite au moins sensiblement ponctuel. Quel que soit le mode de réalisation du bord de fuite du carénage, il va de soi qu'il faut veiller à ce que la forme de la partie arrière saillante de ce dernier n'entraîne pas des décollements des filets d'air, ce qui aug- menterait la traînée. Par ailleurs, afin d'éviter que la partie arrière saillante du carénage conforme à la présente invention soit noyée dans les effets visqueux de la couche limite au voisinage du bord de fuite de la voilure --ce qui réduirait notablement l'efficacité aérodynamique dudit carénage--, il est important que, audit bord de fuite de la voilure, l'épaisseur dudit carénage soit supé- rieure à l'épaisseur de la couche limite de l'écoulement aérodynamique sur ladite voilure. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 montrent respectivement, en vue de côté et en vue de dessus, un exemple schématique de mât de suspension conforme à la présente invention, destiné à supporter un moteur sous la voilure d'un avion. Les figures 3 à 8 sont des vues en section agrandies, corres- pondant respectivement aux lignes de coupe III-H à VIl-VIII de la figure 1. La figure 9 montre, à plus grande échelle, la partie supérieure de la figure 1. La figure 10 est une vue partielle, en perspective de l'arrière et du dessus, du mode de réalisation de la partie arrière saillante du carénage illustré par les figures 1 et 9. La figure 1 1 est une vue partielle, en perspective de l'arrière et du dessous, du mode de réalisation de la figure 10. La figure 12 est une vue partielle, en perspective de l'arrière et du dessus, d'une variante de réalisation de la partie arrière du carénage conforme à la présente invention. La figure 13 est une vue partielle, en perspective de l'arrière et du dessous, de la variante de réalisation de la figure 1 2. La figure 14 est un diagramme illustrant l'action aérodynamique du carénage conforme à la présente invention. Sur les figures 1 et 2, on a représenté une portion de la voilure 1 d'un avion, au voisinage d'un moteur 2 de ce dernier. Ce moteur 2 est suspendu à la voilure 1 par l'intermédiaire d'un mât de suspension 3, qui fait saillie par rapport à l'intrados 4 de la voilure 1. Comme on peut le voir sur la figure 1, ainsi qu'également sur la figure 9, la voilure 1 comporte une partie avant (du côté du bord d'attaque 17) épaisse et une partie ar- rière (du côté du bord de fuite 1 1) mince du fait que l'intrados 4 comporte une partie arrière 4R concave et en retrait par rapport à sa partie avant 4A. Le mât de suspension 3, lui-même suspendu à la voilure 1 de ma- nière connue et non représentée, est profilé et il comporte un bord d'atta- que 5 et un bord de fuite 6 et, entre ceux-ci, une section 7 de largeur maximale. (La largeur du mât 3 est la dimension de ce dernier qui est au moins sensiblement parallèle à l'envergure de la voilure 1, c'est-à-dire or- thogonale au plan des figures 1 et 9). Dans l'exemple représenté sur les figures, la section 7 n'est pas verticale, mais fortement inclinée vers l'avant, du haut vers le bas. Par ailleurs, ladite section de largeur maxi- maie 7 du mât 3 est disposée à l'avant de la partie arrière 4R, concave et en retrait, de l'intrados 4 de la voilure 1. De plus, le mât de suspension 3 est pourvu d'un carénage 8 (voir également les figures 4 à 13), destiné à réduire la perte locale de portance et l'accroissement local de traînée engendrés par le mât 3. Ce carénage 8 est plat et est disposé au contact de l'intrados 4 de la voilure 1, en ne s'étendant que sur une faible partie de la hauteur dudit mât 3. Plus préci- sément, le carénage 8 est logé, au moins pour la plus grande part de sa hauteur, dans la concavité de la partie arrière 4R de l'intrados 4 de la voi- lure 1. Le carénage plat 8 s'étend vers l'arrière de la voilure 1 avec des faces latérales parallèles 9 et 10 en prolongement de la section 7 de lar- geur maximale du mât 3 et se prolonge à l'arrière de la voilure 1, audelà du bord de fuite 11 de cette dernière, par une partie arrière saillante 12, dont la surface supérieure 13 est en prolongement de l'extrados 14 de la voilure 1. De plus, la face inférieure 15 du carénage 8, au moins dans sa partie arrière, est concave et se rapproche de la face supérieure 13 pour donner à ladite partie arrière saillante 12 la forme d'une lame s'amincis- sant vers l'arrière et terminée par un bord de fuite 16. Dans le mode de réalisation du carénage 8 illustré par les figures 2 à 11, les faces latérales 9 et 10 restent parallèles entre elles, en prolon- gement de la section 7, même dans la partie arrière saillante 12 dudit ca- rénage 8. Il en résulte que le bord de fuite 16 correspondant de cette par- tie arrière 12 est allongé, et même rectiligne dans l'exemple représenté. Comme l'illustrent les figures 2, 10 et 1 1, le bord de fuite rectiligne 16 est alors avantageusement parallèle au bord de fuite local 1 1 de la voilure 1. En revanche, dans la variante de réalisation des figures 12 et 13, les faces latérales 9 et 10 sont parallèles entre elles et en prolongement de la section 7 dans la partie du carénage 8 qui se trouve au contact de la partie arrière 4R de l'intrados 4, mais convergent l'une vers l'autre vers l'arrière dans la partie arrière saillante 12, au-delà du bord de fuite 11 de la voilure 1. Dans l'exemple représenté sur les figures 12 et 13, les faces 9 et 10 sont convexes dans leurs parties arrière convergentes et elles dé- finissent un bord de fuite 16 au moins sensiblement ponctuel. Bien enten- du, les parties arrière convergentes des faces 9 et 10 pourraient ne pas être convexes et le bord de fuite 16 qu'elles délimitent pourrait être allon- gé et, par exemple, rectiligne. Grâce à la présente invention, on obtient donc un carénage 8 par- ticulièrement plat et peu encombrant. Sur les figures 1, 2, 4 à 10 et 12, on a représenté en traits mixtes les contours du carénage connu PA, qu'il serait nécessaire de prévoir pour la voilure 1, à efficacité aérodynamique équivalente, vis-à-vis des risques de décollements des filets d'air au bord de fuite du mât et des problèmes de perte de portance. Par ailleurs, sur la figure 14, on a représenté, en fonction de la dis- tance x le long de la corde C du profil de la voilure 1, comptée à partir du bord d'attaque 17 en direction du bord de fuite 11, la courbe 18 de varia- tion du coefficient de pression Kp sur l'extrados 14 et la courbe 19 de variation dudit coefficient Kp sur l'intrados 4, pour l'ensemble pylône 3 - voilure 1 pourvu du carénage 8 décrit ci-dessus. A titre de comparaison, sur cette figure, on a tracé de plus les mêmes courbes 20 et 21 pour ledit ensemble pylône 3- voilure 1, duquel ledit carénage 8 est éliminé. On voit aisément que, grâce au carénage 8 de l'invention, la portance dudit ensemble est augmentée, dans la partie arrière 4R de l'intrados, dans une proportion qui correspond à la somme des zones hachurées 22 et 23 re- présentées sur la figure 14. REVENDICATIONS 1. Mât de suspension (3) de voilure d'aéronef, ladite voilure (1) comportant un intrados (4) dont la partie arrière (4R) est concave et en retrait par rapport à sa partie avant (4A) et ledit mât (3): - étant suspendu à ladite voilure (1) en faisant saillie par rapport audit intrados (4) de la voilure (1) et étant profilé pour comporter, entre son bord d'attaque (5) et son bord de fuite (6), une section de largeur maximale (7); et - étant pourvu d'un carénage (8) de réduction de perte locale de susten- tation aérodynamique, qui: est disposé au contact de l'intrados (4) de ladite voilure (1) et s'étend en hauteur sur une partie dudit mât (3); s'étend vers l'arrière de la voilure (1), avec des faces latérales (9, 10) en prolongement aérodynamique de la section de largeur maximale (7) dudit mât (3); et se prolonge à l'arrière de la voilure (1), au-delà du bord de fuite (11) de celle-ci, par une partie arrière saillante (12) ayant une surface su- périeure (13) en prolongement aérodynamique de l'extrados (14) de ladite voilure (1), caractérisé: - en ce que ladite section de largeur maximale (7) dudit mât (3) est dis- posée à l'avant de ladite partie arrière (4R), concave et en retrait, de l'intrados (4) de la voilure (1); et - en ce que ledit carénage de réduction de perte locale de sustentation aérodynamique (8): est logé, au moins pour la plus grande part de sa hauteur, dans la concavité de ladite partie arrière (4R) de l'intrados (4) de la voilure (1), et comporte une face inférieure (15) qui se rapproche de ladite surface supérieure (13) en prolongement aérodynamique de I'extrados (14) de la voilure (1) pour donner, à ladite partie arrière saillante (1 2) dudit carénage (8), la forme d'une lame s'amincissant vers l'arrière et ter- minée par un bord de fuite aérodynamique (16). 2. Mât de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite face inférieure (15) dudit carénage (8) est concave. 3. Mât de suspension selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les faces latérales (9, 10) de ladite partie arrière (12) du carénage (8) sont au moins approximativement en prolongement de la section de largeur maximale (7) dudit mât (3). 4. Mât de suspension selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les faces latérales (9, 10) de ladite partie arrière (12) de carénage (8) convergent l'une vers l'autre en direction de l'arrière. 5. Mât de suspension selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le bord de fuite aérodynamique (16) de ladite partie arrière (12) du carénage (8) est allongé. 6. Mât de suspension selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bord de fuite aérodynamique (16) de ladite partie arrière (1 2) du carénage (8) est au moins sensiblement ponctuel. 7. Mât de suspension selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit bord de fuite aérodynamique (1 6) de ladite par- tie arrière (12) du carénage (8) est au moins sensiblement parallèle au bord de fuite local (1 1) de la voilure (1). 8. Mât de suspension selon l'une des revendications 4 ou 6, caractérisé en ce que lesdites faces latérales (9, 10) de ladite partie arrière (12) du carénage (8) sont convexes.