Brevet FR2902079A1 — publié le 20071214

Avion motorisé à structure mixte hydrodynamique et aérodynamique pour le décollage et l'atterrissage sur l'eau, le sol ou la neige. Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un avion motorisé ayant un train d'atterrissage à deux jambes rétractables dans le fuselage à travers des trappes. État de la technique Les fuselages connus d'hydravions comporte généralement à l'avant une forme de quille ou d'étrave, et un évidement dans la partie médiane de la 15 base, laquelle est immergée sur l'eau. L'effet de succion au décollage sur l'eau est compensé par la présence de l'évidement, mais une fois dans l'air après le décollage, se produit un effet aérodynamique avec formation d'un écoulement turbulent qui augmente la traînée de l'avion et la consommation de carburant. 20 On a déjà proposé un avion amphibie comportant des excroissances en forme de capots saillants intégrant une partie du train d'atterrissage rentrant. Ces excroissances n'ont aucune fonction de portance dynamique, tout au plus une fonction de stabilité statique pour constituer des flotteurs. Il existe également des avions à hydrofoils pour amerrir et décoller sur l'eau, mais ils sont dépourvus de train d'atterrissage. D'autre part, des avions connus d'assistance et de recherche sur des terrains 30 neigeux, possèdent des skis rétractables, lesquels ne sont pas rangés à l'intérieur du fuselage. 10 25 Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un avion polyvalent ayant un encombrement réduit à structure mixte hydrodynamique et aérodynamique, et une commande pour le décollage et l'atterrissage sur l'eau, le sol ou la neige. Selon l'invention, le fuselage est doté à sa base d'une paire d'hydrofoils conformés selon des ailerons de stabilisation hydrodynamiques agencés vers le bas selon un V renversé, et les jambes du train d'atterrissage sont articulées chacune autour d'un axe de pivotement agencé sur les hydrofoils. La présence des hydrofoils engendre un effet de portance hydrodynamique lors d'un décollage sur l'eau, dès qu'une certaine vitesse est atteinte. L'avion peut alors sortir rapidement de l'eau. L'atterrissage sur l'eau s'effectue en douceur et sans remous grâce à l'effet de guidage des hydrofoils. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'angle d'inclinaison de chaque hydrofoil par rapport à la direction verticale est compris entre 25 et 70 , de préférence entre 40 et 60 . Le fuselage est de préférence lisse, et les deux hydrofoils sont situés symétriquement en arrière du centre de gravité de l'avion dans la majorité des cas de centrage de l'appareil. Chaque hydrofoil est composé d'une partie externe de stabilisation et d'une partie interne d'ancrage, séparées l'une de l'autre par une ligne de jonction au fuselage. La distance externe de séparation de chaque axe de pivotement correspond sensiblement au cinquième de la longueur de la partie externe de chaque hydrofoil. Le train d'atterrissage est mixte en faisant usage de roues ou de skis portés par les jambes. 230 D'autres caractéristiques techniques peuvent être utilisées isolément ou en combinaison : le train d'atterrissage comporte un mécanisme principal de commande des jambes munies des roues, et un mécanisme auxiliaire de verrouillage des skis sous les roues lorsque le train d'atterrissage est en position rangée dans le fuselage ; le mécanisme principal est équipé d'un actionneur articulé en un point intermédiaire de chaque jambe pour constituer un dispositif à genouillère permettant de rentrer et de sortir le train d'atterrissage après ouverture des trappes ; l'actionneur comporte une tige d'actionnement mobile fixée à l'intérieur du fuselage à la partie interne de l'hydrofoil correspondant, l'ensemble étant agencé pour qu'une partie du train d'atterrissage comprenant les actionneurs et les deux demi-jambes portant les roues, se loge en position de rentrée, dans un compartiment inférieur du fuselage, alors que les autres demi-jambes articulées aux axes de pivotement restent positionnées dans les hydrofoils à l'extérieur du fuselage. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique en perspective de l'avion motorisé selon l'invention ;' la figure 2 montre une vue à échelle agrandie et en perspective par 30 l'avant de l'avion de la figure 1, en configuration en vol et pour le décollage et l'atterrissage sur l'eau ; les figures 3 et 4 représentent des vues identiques de la figure 2, respectivement en cours de sortie et en sortie complète de train d'atterrissage pour le décollage et l'atterrissage sur terre ; les figures 5 et 6 représentent des vues identiques des figures 3 et 4, 5 respectivement en cours de sortie et en sortie complète de train d'atterrissage pour le décollage et l'atterrissage sur neige ; - les figures 7 et 8 sont des vues en perspective d'une moitié du train d'atterrissage associé à un hydrofoil, respectivement pour un atterrissage sur terre et sur neige ; 10 la figure 9 montre un demi train d'atterrissage complet avec le mécanisme de verrouillage d'un ski sous une roue. Description détaillée d'un mode préférentiel de l'invention 15 Sur les figures 1 à 9, un avion 10 motorisé, notamment de loisirs et de petite taille, comporte un fuselage 11 longitudinal de forme lisse sans carène ni redan, une aile 12 transversale à portance variable, un moteur à hélice 13 associé à l'empennage 14 porté par la dérive 31, et un poste de pilotage 15. Un tel avion 10 est polyvalent, et possède une structure hydrodynamique et 20 aérodynamique adaptée au décollage et à l'atterrissage sur l'eau, le sol ou la neige. L'invention s'applique également à tout autre type d'avions, dans lequel le moteur à hélice 13 peut être remplacé par un bi-moteur ou une turbine. Le poste de pilotage 15 est placé dans le plan médian de symétrie, à l'avant de l'aile 12. L'aile 12 peut être du type décrit dans le document FR-A-2856655. 30 A l'opposé de l'aile 12, la base du fuselage 11 est dotée d'une paire d'hydrofoils 16 constitués par des ailerons de portance et de stabilisation 25 hydrodynamiques dirigés vers le bas en formant un V renversé. L'angle d'inclinaison de chaque hydrofoil 16 par rapport à la direction verticale peut être compris entre 25 et 70 , de préférence entre 40 et 60 . Dans la majorité des cas de centrage de l'appareil, la position longitudinale de chaque hydrofoil 16 est située en arrière du centre de gravité de l'avion, notamment à une distance de l'ordre de 100mm à 300mm. La présence des deux hydrofoils 16 permet de sortir le fuselage de l'eau à basse vitesse, et d'accélérer ensuite l'avion plus rapidement. io Chaque hydrofoil 16 est composé d'une partie externe 16A de stabilisation et d'une partie interne 16B d'ancrage, séparées l'une de l'autre par une ligne de jonction LJ (figures 7 et 8). Pour le décollage et l'atterrissage sur le sol ou la neige, l'avion 10 est équipé 15 en plus d'un train d'atterrissage 17 mixte à roues 18 et à skis 19. Sur les figures 7 et 8, l'axe de pivotement 20 de chaque jambe 21 du train d'atterrissage 17 est agencé sur l'hydrofoil 16 correspondant, en étant décalé de la jonction LJ avec le fuselage 11 par une distance prédéterminée. A titre d'exemple, cette distance est au moins égale au cinquième de la longueur de 20 la partie externe 16a de chaque hydrofoil 16. L'extrémité de chaque jambe 21 d'atterrissage est munie d'un axe de support 22 de la roue 18. Un système de freinage à disque 23 est également monté sur l'axe de support 22 pour freiner l'avion lors de l'atterrissage. 25 Le mécanisme principal 24 de commande du train d'atterrissage 17 comporte pour chaque jambe 21, un actionneur 25 articulé en un point intermédiaire 26 de la jambe 21 entre l'axe de pivotement 20 et l'axe de support 22 de roue. La tige d'actionnement 27 mobile de l'actionneur 25 est fixée à la partie interne 16b de l'hydrofoil 16 en un point situé à l'intérieur du fuselage 11. 30 L'ensemble constitue un dispositif à genouillère permettant de rentrer ou de sortir chaque jambe 21 après commande de l'actionneur 25. Dans l'exemple des figures 6 et 7, l'actionneur 25 est constitué par un vérin hydraulique ou électrique, mais tout autre type d'actionneur peut être utilisé. Le dispositif à genouillère peut être également être remplacé par tout autre système d'entraînement, notamment un mécanisme à courroie de transmission entraînée par un moteur électrique, ou par une cinématique à vis sans fin ou bielles. Une partie du train d'atterrissage 17 comprenant les actionneurs 25 et les deux demi-jambes portant les roues 18, se loge dans un compartiment inférieur du fuselage 11 à travers des trappes 28 basculantes. Les autres demi-jambes articulées aux axes de pivotement 20 restent positionnées dans un creux des hydrofoils 16 à l'extérieur du fuselage 11. Pour un atterrissage ou décollage sur neige, le train d'atterrissage 17 mixte comporte en plus des skis 19, lesquels sont rétractables et enclenchables depuis le poste de pilotage 15. Un mécanisme auxiliaire 32 interne, indépendant du mécanisme principal 24, permet de verrouiller les skis 19 sous les roues 18 lorsque le train d'atterrissage est rangé à l'intérieur du fuselage 11. Lors de la sortie des jambes 21, l'avion pourra alors atterrir sur les skis 19 (figure 6). A l'avant du fuselage 11 se trouve une troisième roue 29 d'atterrissage disposée dans le plan médian de symétrie, et pouvant s'escamoter en vol dans une trappe auxiliaire 30. Un troisième ski est verrouillé sous la troisième roue 29 lors de l'atterrissage ou décollage sur neige. Le fonctionnement pour le décollage et l'atterrissage sur l'eau, le sol ou la neige s'effectue de la manière suivante :30 La configuration en vol et pour le décollage et atterrissage sur l'eau est représentée sur la figure 2. Le train d'atterrissage 17 est rangé dans le fuselage 11 lisse après fermeture des trappes 28. Lors d'un décollage sur l'eau, les deux hydrofoils 16 engendre un effet de portance hydrodynamique dès qu'une certaine vitesse est atteinte. L'avion 10 peut alors sortir rapidement de l'eau. L'atterrissage sur l'eau s'effectue en douceur et précision grâce au fuselage 11 lisse, et à l'effet de guidage des hydrofoils 16. La configuration du train d'atterrissage 17 en cours de sortie pour le ~o décollage et l'atterrissage sur terre est illustrée sur la figure 3. Les trappes sont entrouvertes le temps de la manoeuvre des jambes 21 équipées des seules roues 18. Les skis 19 restent stockés dans le fuselage 11. La configuration du train d'atterrissage 17 en fin de course de sortie pour le 15 décollage et l'atterrissage sur terre est illustrée sur la figure 4. Le niveau des roues 18 se trouve placé sous les extrémités des hydrofoils 16, avec les jambes 21 verrouillées en position verticale. Les trappes 28 sont refermées complètement ou partiellement, alors que la troisième roue 29 est sortie pour supporter l'avant de l'avion 10. Le système de freinage 23 peut ensuite être 20 mis en service. L'entrée du train d'atterrissage 17 dans le fuselage 11 s'opère en vol selon un processus inversé. 25 Les figures 5 et 6 sont des vues identiques aux figures 3 et 4, mais pour un décollage et un atterrissage sur neige. Avant la sortie du train d'atterrissage 17, les skis 19 sont verrouillés sous les roues 18 au moyen du mécanisme auxiliaire 32. Le reste du fonctionnement est identique. 30 Revendications 1. Avion motorisé à train d'atterrissage (17) comprenant au moins deux jambes (21) rétractables dans le fuselage (11) à travers des trappes (28), caractérisé en ce que le fuselage (11) est doté à sa base d'une paire d'hydrofoils (16) conformés selon des ailerons de portance et de stabilisation hydrodynamiques agencés vers le bas selon un V renversé, et que les jambes (21) du train d'atterrissage (17) sont articulées chacune autour d'un axe de pivotement (20) agencé sur les hydrofoils (16). 2. Avion de loisirs selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train d'atterrissage (17) est mixte en faisant usage de roues (18) ou de skis (19) portés par les jambes (21). 3. Avion de loisirs selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison de chaque hydrofoil (16) par rapport à la direction verticale est compris entre 25 et 70 , de préférence entre 40 et 60 . 20 4. Avion de loisirs selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fuselage (11) est lisse, et que chaque hydrofoil (16) est situé en arrière du centre de gravité de l'avion. 5. Avion de loisirs selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque 25 hydrofoil (16) est composé d'une partie externe (16a) de stabilisation et d'une partie interne (16b) d'ancrage, séparées l'une de l'autre par une ligne de jonction (LJ) au fuselage (11). 6. Avion de loisirs selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe de 30 pivotement (20) de chaque jambe (21) d'atterrissage est décalé de la ligne de jonction (LJ) au fuselage (11) par une distance prédéterminée. 815 7. Avion de loisirs selon la revendication 6, caractérisé en ce que la distance externe de séparation de chaque axe de pivotement (20) correspond sensiblement au cinquième de la longueur de la partie externe (16a) de chaque hydrofoil (16). 8. Avion de loisirs selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train d'atterrissage (17) comporte un mécanisme principal (24) de commande des jambes (21) munies des roues (18), et un mécanisme auxiliaire (32) de verrouillage des skis (19) sous les roues (18) lorsque le train d'atterrissage (17) est en position rangée dans le fuselage (11). 9. Avion de loisirs selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mécanisme principal (24) est équipé d'un actionneur (25) articulé en un point intermédiaire (26) de chaque jambe (21) pour constituer un dispositif à genouillère permettant de rentrer et de sortir le train d'atterrissage après ouverture des trappes (28). 10. Avion de loisirs selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'actionneur (25) comporte une tige d'actionnement (27) mobile fixée à l'intérieur du fuselage (11) à la partie interne (16b) de l'hydrofoil (16) correspondant, l'ensemble étant agencé pour qu'une partie du train d'atterrissage (17) comprenant les actionneurs (25) et les deux demi-jambes portant les roues (18) se loge en position de rentrée, dans un compartiment inférieur du fuselage (11), alors que les autres demi-jambes articulées aux axes de pivotement (20) restent positionnées dans les hydrofoils (16) à l'extérieur du fuselage (11).