Brevet FR2886922A1 — publié le 20061215

SYSTEME DE FREINAGE POUR AERONEF La présente invention concerne un système de freinage permettant de déployer et de réintégrer automatiquement un parachute de freinage pour tout type d'aéronef nécessitant un freinage assisté. Les opérations de déploiement et de réintégration du parachute sont assurées par un bras télescopique dont le mouvement de translation est commandé à distance. L'extrémité du bras télescopique comporte une voilure tendue sur une armature qui se déploie sous l'action d'une force différentielle entre la force du bras et la force du vent. Actuellement pour réduire la distance de freinage d'un aéronef lors de son atterrissage au sol, il existe plusieurs moyens selon le type d'aéronef. Pour les avions lourds équipés de réacteurs, on utilise un dispositif d'inverseur de poussée. Ce dispositif est plutôt complexe, avec un problème d'usure du moteur. La qualité d'exécution du freinage est étroitement liée au moteur, un problème de moteur pouvant provoquer une asymétrie de poussée des moteurs, et par conséquent des risques d'excursion latérale de piste. Un moyen classique pour obtenir le freinage d'un aéronef est de freiner les roues en actionnant des éléments hydromécaniques à l'aide de pédales de frein. Cependant le freinage obtenu dépend fortement des conditions d'adhérence des pistes d'atterrissages. La présente invention permet de compléter ce mode de freinage notamment par un système moins pénalisé par les conditions d'adhérence des pistes. Avantageusement le système proposé permet de diminuer les longueurs de freinage et de ce fait en augmentant la performance peut permettre pour une masse d'avion donnée et une vitesse d'atterrissage données de diminuer les longueurs de piste. Pour les avions de faible masse, par exemple les avions de chasse, on met en oeuvre un parachute de freinage. Il s'agit d'un petit parachute logé dans un compartiment situé généralement à l'emplanture de la dérive, qui est déployé par le pilote à l'atterrissage pour réduire la distance de freinage de son appareil. L'inconvénient principal de ce système est la nécessité de remettre manuellement le parachute de freinage après sa sortie pour le vol suivant. Le conditionnement du parachute est un procédé complexe, il n'est donc pas pratique à utiliser. La présente invention propose un système moins complexe et moins lourd par rapport aux dispositifs de freinage décrits précédemment. Il utilise un parachute de freinage muni d'un système qui permet de déployer et de reconditionner automatiquement le parachute de freinage. On ne dépend plus du moteur, et par conséquent plus de problème de freinage lié au moteur. L'utilisation d'un parachute muni d'un système de déploiement et de reconditionnement automatique permet une utilisation optimale du parachute tout en gardant son efficacité de freinage. Notamment cet automatisme permet d'éviter des erreurs de reconditionnements du parachute de la part de l'opérateur, il permet également un gain de temps et une capacité d'utilisation plus grande dans le temps. La présente invention a donc pour objet d'intégrer un système de freinage à l'arrière d'un aéronef dans un compartiment fermé. Ce système est constitué de deux éléments principaux, un bras télescopique dont l'une de ses extrémités est attachée à la structure située à l'arrière de l'aéronef et un parachute dont la structure est similaire à un parapluie situé à l'autre extrémité du bras. Le bras sort du compartiment sous l'impulsion d'un actionneur pour le déploiement. Le parachute se déploie sous l'action du flux d'air et de la vitesse de l'aéronef. En phase finale du freinage, la puissance du vent relatif est très faible, le parachute se plie, le bras se rétracte à l'aide d'un actionneur de rappel et rentre le parachute dans le compartiment. Avantageusement la présente invention incorpore des logiques de commande pour activer ou désactiver à distance le système de freinage. Selon la présente invention, un système de freinage pour aéronef comportant un parachute de freinage logé dans un compartiment situé à l'arrière de l'aéronef, comporte un bras télescopique activé par un actionneur et une voilure reliée par une armature à l'extrémité du bras télescopique, cette armature étant pliante pour ramener la voilure le long du dit bras lorsque celui-ci est réintégré dans son compartiment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à titre 5 indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les dessins annexés illustrent l'invention: - Figure 1: La figure 1 représente le système de freinage avec le bras télescopique tendu et le parachute déployé ; - Figure 2: La figure 2 représente le système de freinage avec le bras 10 télescopique rentré et le parachute replié dans le compartiment fermé par un capot; - Figure 3: La figure 3 représente le parachute déployé avec le bras tendu à l'aide des actionneurs mécaniques qui sont des ressorts de détente qui poussent les segments vers l'extérieurs du compartiment, les ressorts de rappel sont ainsi comprimés en emmagasinant de l'énergie, les ressorts de rappel sont équipés d'actionneurs hydrauliques ou pneumatique de sécurité afin de rentrer le bras en cas de faux déploiement pendant le vol; - Figure 4: La figure 4 représente le système de freinage décrit dans la figure 5 en état rangé dans le compartiment, les ressorts de rappel se sont détendus pour rentrer les segments, les ressorts de détente sont alors comprimés; - Figure 5: La figure 5 représente le système de freinage avec le bras télescopique déployé, le bras constitué de trois segments étant muni d'actionneurs hydrauliques ou pneumatiques, le fluide hydraulique ou l'air comprimé sont envoyés dans les chambres sous pression, les parois entre deux segments dans ces chambres sont poussés vers l'extérieur du compartiment en faisant sortir les segments solidaires à ces parois; - Figure 6: La figure 6 représente le parachute replié autour du bras et ramené le long du bras par le bras télescopique dans le compartiment grâce aux actionneurs hydrauliques ou pneumatiques, le sens de la pression de la fluide ou de l'air dans les chambres est inversé et pousse les parois vers l'intérieur du compartiment en faisant rentrer les segments; - Figure 7: La figure 7 représente le système de freinage en combinant un actionneur hydraulique ou pneumatique à un actionneur mécanique avec le parachute déployé et le bras tendu, le déploiement du bras est effectué par deux actionneurs hydrauliques ou pneumatiques, le fluide hydraulique ou l'air comprimé sont envoyés dans les chambres sous pression, les parois entre deux segments dans ces chambres sont poussés vers l'extérieur du compartiment en faisant sortir les segments solidaires à ces parois, les ressorts de rappel logés aux extrémités des segments sont alors comprimés; - Figure 8: La figures 8 représente le système de freinage de la figure 7 en état rangé dans le compartiment, le parachute est plié autour du bras, les pressions dans les chambres sont annulées, les ressorts de rappel se détendent et font rentrer les segments; La figure 1 représente schématiquement un système de freinage pour tout type d'aéronef nécessitant un freinage assisté. Le système est en état de déploiement total. Son bras télescopique 10 est allongé et sort complètement du compartiment situé à l'extrémité arrière du fuselage de l'aéronef. L'une des extrémités du bras 1 est attaché à la structure de l'aéronef 4. Trois segments constituant le bras effectuent le mouvement d'allongement selon un axe de translation du bras sous l'impulsion d'un actionneur, le nombre de segments constituant le bras n'est pas limitatif. L'actionneur selon le mode de réalisation du système peut être hydraulique, pneumatique, mécanique ou un moteur commandé par une unité de commande lié à un engrenage. L'actionneur donne l'impulsion nécessaire pour faire sortir les segments 2 et 3. La sortie du bras 10 du compartiment permet de libérer le parachute qui était replié autour du bras comme le représente la figure 2. La voilure 5 se déploie sous l'action du vent relatif à l'aéronef et se déplace vers l'extrémité du bras en amenant le corps annulaire 6 jusqu'à une butée 7. Au même moment les suspentes métalliques 8 dont les extrémités sont d'un côté fixées sur la voilure et l'autre fixé sur le corps annulaire 6 se déplient. En phase finale du déploiement, la voilure 5 est tendue sur une armature sous la forme d'un parapluie. Le tourbillon créé au dessus de cette demie sphère induit une résistance à l'opposé du mouvement de l'aéronef et freine son roulement. La figure 2 représente la phase rentrée du parachute dans le compartiment du système de freinage décrit dans la figure 1. En fin du parcours de freinage, l'aéronef ayant décéléré, la force du vent relatif n'est plus suffisante pour s'opposer à la force de rappel du bras télescopique générée par des ressorts par exemple et on obtient le repliement de la voilure 5. Les suspentes 8 de l'armature se plient également en faisant déplacer le corps annulaire vers l'intérieur du compartiment le long du bras. Des actionneurs font rentrer les segments 2 et 3 en les poussant vers l'intérieur du compartiment. Le bras 10 réintègre le compartiment en ramenant la voilure le long de son axe. Le système est rangé dans un compartiment fermé à l'aide d'un capot 9 fixé à l'extrémité du bras. Le bras télescopique 10, l'armature constituée de suspentes 8 ainsi que les divers raccordements du système sont en fibres composites tel que les fibres de carbone, fibres de Kevlar ou autre type de fibre. La fibre de carbone possède à la fois une résistance mécanique élevée et un module de flexion élevé, de même la fibre de Kevlar possède un module de Young élevé. A titre d'exemples, les fibres de carbone à haute résistance avec une densité de 1.8, offrent une résistance en traction comprise entre 3000 et 5000 MPa et un module de flexion de 250 GPa, et à haut module avec une densité de 2.2, la résistance en traction est comprise entre 2500 et 3000 MPa et un module de flexion de 500 GPa. Pour les fibres de Kevlar à haut module avec une densité de 1.45, le module de Young est de 130 GPa. Ceci confère au système dont le matériau est renforcé par ces fibres une grande flexibilité, une grande résistance tout en gardant un poids très léger. Un matériau métallique approprié est choisi pour fabriquer les éléments de liaisons physiques entre les structures constituant le système de freinage afin de minimiser l'effet de la corrosion galvanique, à titre d'exemple, l'utilisation de l'aluminium pour éviter la corrosion galvanique est une technique bien connue de l'homme du métier. Pour cela, le matériau choisi doit avoir une gamme galvanique très proche de celle des autres parties du système afin d'éviter la formation d'un couple galvanique, notamment au niveau des zones d'assemblage entre une structure métallique et une structure composite, et dans les zones de liaison de deux structures composites à l'aide d'éléments métalliques. Avantageusement le tissu de la voilure est renforcé par des fibres composites également. La figure 3 représente un système de freinage selon un premier mode de réalisation en phase de déploiement. L'actionneur du bras télescopique est un actionneur mécanique 12, 13, 14 et 15. Les actionneurs de ce système sont mécaniques. Cet actionneur mécanique comporte avantageusement n-1 ressorts pour n segments constituant le bras télescopique. Le système combine un ressort de détente et un ressort de rappel pour effectuer respectivement le déploiement et la réintégration du parachute. Une butée 11 situé dans le segment 1 bloque le ressort de détente en amont des autres ressorts. Lors de la phase de déploiement, un premier ressort de détente 12 dans le segment 1 se détend après avoir enlevé la butée 11 qui le maintient comprimé, sous l'impulsion de ce ressort, le deuxième segment 2 qui est solidaire à ce ressort 12 s'est allongé. Le ressort de rappel 13 logé dans le segment 1 est alors comprimé. Le corps du parachute est alors entièrement dégagé du compartiment. Sous l'action du flux d'air résultant de la vitesse de l'aéronef, la voilure 5 se déploie sous la forme d'une demie sphère. Les suspentes 8 dont les extrémités sont fixées sur le corps annulaire 6 tire le segment 3 jusqu'à ce que le corps annulaire 6 rencontre une butée de sécurité 7. Le ressort de détente 14 logé dans le segment 3 se détend donc en tirant le segment 2 qui lui est solidaire. Pendant cette phase le ressort de rappel 15 logé à l'extrémité du segment 2 est alors comprimé à son tour en récupérant de l'énergie. En phase finale du parcours de freinage, le flux d'air diminuant, le parachute constitué de la voilure et de l'armature se plie autour du bras comme le représente la figure 4 en déplaçant le corps annulaire 6 le long du bras vers l'intérieur du compartiment. La force du vent devient plus faible que la tension des ressorts de rappel comprimés 13 et 15, ces derniers s'étendent alors vers l'intérieur en poussant les segments 2 et 3 vers l'intérieur du compartiment tout en comprimant les ressorts de détente 12 et 14. Le bras se rétracte dans le compartiment en faisant rentrer le parachute. Le capot 9 qui est fixé à l'extrémité du bras vient fermer le compartiment. Un dispositif de sécurité particulier rend possible la décharge de l'ensemble du système de freinage en cas de surcharge de l'aéronef. Un autre dispositif alternatif de sécurité permet également de rentrer le parachute en cas d'activation par erreur intempestive, ou en cas d'excès de vent. Ce dispositif comporte deux actionneurs type hydraulique ou pneumatique qui compriment les ressorts de rappel 13 et 15 pour interdire le déploiement indépendamment des forces aérodynamiques. Ces deux actionneurs sont alimentés par une ligne pressurisée d'air ou hydraulique 16 et mis en fonctionnement automatiquement si il y a détection d'erreur. Une ségrégation des différents niveaux de sécurité sur le système permet de protéger le système contre l'activation négligente en vol. La figure 5 représente le système de freinage selon un deuxième mode de réalisation en phase de déploiement. Les actionneurs de ce système sont hydrauliques ou pneumatiques, Le fluide hydraulique ou l'air est envoyé sous pression de part et d'autre dans les chambres 17, 18, 19 et 20 selon le travail voulu. En phase de déploiement, le fluide hydraulique ou l'air est envoyé dans les chambres 17 et 18 via une ligne pressurisée 21. Il exerce une pression sur les parois 22 et 23 entre deux segments respectivement dans les chambres 18 et 17. Les segments 2 et 3 sont alors poussés vers l'extérieur du compartiment. Le parachute est alors complètement dégagé. La voilure 5 sous l'action du vent relatif se déploie. La figure 6 représente le système décrit selon le deuxième mode de réalisation en état rangé dans le compartiment. Le parachute constitué de la voilure 5 et de l'armature 8 est plié autour du bras. Pour le ramener le long du bras dans le compartiment par les segments 2 et 3, les pressions sont exercées sur les parois 22 et 23 du côté des chambres 20 et 19. On annule la pression dans les chambres 17 et 18. Le fluide ou l'air est envoyé sous pression dans les chambres 20 et 19 via la ligne pressurisée 24. Il pousse les parois 22 et 23 auxquels sont solidaires les segments 2 et 3 vers l'intérieur du compartiment. La figure 7 représente le système de freinage selon un troisième mode réalisation de l'invention en état déployé. Ce système combine un actionneur hydraulique ou pneumatique à un actionneur mécanique respectivement pour la phase de déploiement et la phase de réintégration du parachute. Le bras télescopique déployé comporte trois segments, le nombre de segment n'est pas limitatif. Les segments 1 et 2 comportent chacun à leur extrémité un ressort de rappel 26 et 27 et une chambre 28 et 29 alimentée par une ligne pressurisée d'air ou hydraulique 25. Pour faire sortir les segments 2 et 3 du compartiment, le fluide hydraulique ou l'air est envoyé sous pression dans les chambres 28 et 29. Il exerce une pression sur les parois 31 et 30 entre deux segments. Les segments 2 et 3 sont alors poussés vers l'extérieur du compartiment. En même temps, les ressorts de rappels 26 et 27 sont comprimés en récupérant de l'énergie. La figure 8 représente le système de freinage selon le troisième mode de réalisation décrit précédemment en état rangé dans le compartiment. A la fin du parcours de freinage, la force du vent n'est plus suffisante pour déployer le parachute, la voilure et l'armature sont pliés autour du bras. Les pressions dans les chambres 28 et 29 sont annulées. Les ressorts de rappel 26 et 27 se détendent et font rentrer les segments 2 et 3 dans le compartiment. La voilure 5 est ainsi ramenée le long du bras dans le compartiment. Un système de freinage selon un quatrième mode de réalisation comporte un moteur commandé par une unité de commande et un engrenage relié au bras télescopique. Le bras est muni d'une section à crémaillère, Le mouvement de rotation de l'engrenage est transformé en mouvement de translation via la crémaillère pour déplacer le bras en fonction du travail voulu. Pour tous ces modes de réalisation décrits précédemment, les actionneurs sont commandés par une unité logique. Au niveau de la cabine de pilotage, l'aéronef comporte un tableau de contrôle qui est relié au système de freinage à cette unité logique. Cette unité comporte deux options d'activation qui sont représentées par des boutons sur le tableau. La première option nécessite une activation manuelle du système de freinage par le pilote au moment de l'atterrissage. La deuxième option déclenche automatiquement le système de freinage lors de l'atterrissage lorsque toutes les conditions sont réunies. 9 REVENDICATIONS 1 - Système de freinage pour aéronef comportant un parachute de freinage logé dans un compartiment du dit aéronef, caractérisé en ce que le dit système comporte un bras télescopique activé 10 par un actionneur et une voilure 5 reliée par une armature 8 à l'extrémité du bras télescopique, ladite armature étant pliante pour ramener la voilure le long du dit bras lorsque celui-ci est réintégré dans son compartiment. 2 Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur du dit bras télescopique est un actionneur hydraulique ou pneumatique 21, 24, 25. 3 Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur du dit bras télescopique comporte un moteur commandé par une unité de commande et un engrenage relié au bras, ledit bras comportant une section à crémaillère. 4 Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur du dit bras télescopique est un actionneur mécanique 12, 13, 14, 15. Système de freinage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit actionneur mécanique comporte n-1 ressorts pour n segments constituant ledit bras télescopique. 6 Système de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les n-1 ressorts comportent des ressorts de rappel 13 et 15 et des ressort de détente 12 et 14, les dits ressorts de rappel étant placés aux extrémités des (n-1) premiers segments du dit bras télescopique. 7 Système de freinage selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les dits ressorts de rappel 13 et 15 comportent un actionneur de sécurité 16 pour réintégrer dans son compartiment ledit bras télescopique en cas d'urgence. 8 Système de freinage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'actionneur de sécurité est un actionneur hydraulique ou pneumatique 16. 9 Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit bras télescopique 10, l'armature 8 sont en matériau composite. 10 Système de freinage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le groupe du dit matériau composite comporte la fibre de carbone, la fibre de kevlar. 11 Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de liaisons pour assembler deux structures sont en matériau métallique dont la conductivité est très proche de celle du bras et de l'armature afin d'éviter la formation d'un couple galvanique. 12 Système de freinage selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite armature est constituée d'un ensemble de suspentes métalliques dont une de leurs extrémités est fixée sur la surface intérieure de la voilure 5 et l'autre sur un corps annulaire mobile 6 le long du bras télescopique. 13 Système de freinage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la voilure 5 est semi sphérique, et en tissus renforcé par des fibres composites. 14 Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit bras comporte à son extrémité un capot 9 pour fermer ledit compartiment. Aéronef comportant un système de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 16 Aéronef selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte un tableau de contrôle situé au niveau de la cabine de pilotage relié au système de freinage par une unité logique afin de commander manuellement ou automatiquement le dit actionneur du système de freinage. 17 Aéronef selon les revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que le 20 système de freinage est situé à l'extrémité arrière du fuselage du dit aéronef.