Brevet FR2909638A1 — publié le 20080613

SYSTEME DE MODIFICATION DU CENTRAGE EN VOL POUR ENGIN VOLANT PILOTE DU TYPE PENDULAIRE. Domaine technique La présente invention est relative à un système de modification du centrage en vol pour engin volant piloté, du genre Ultra léger motorisé, comprenant une voilure du type aile delta à la structure rigide de laquelle est suspendue de manière pendulaire une nacelle constituant habitacle pour le pilote. Etat de la technique On connaît déjà de l'état de la technique des dispositifs de modification du centrage en vol pour engins volants. De tels dispositifs ont pour but de modifier les positions relatives des centres de portance et de gravité de façon à modifier le comportement de l'engin volant. Le brevet US 3 140 842 (GRAIGO) montre un engin volant du genre précité, dont la nacelle du pilote est suspendue à la structure de la voilure par deux biellettes agencées en parallélogramme déformable. Le dispositif de modification du centrage est constitué par un vérin solidarisé d'une part à l'une des biellettes et d'autre part à la structure rigide de la voilure. La demande de brevet européen EP 599 788 (DEL MASTRO) est relative à un dispositif pour ajuster en vol, l'inclinaison de l'aile d'un engin volant ultra léger motorisé du type pendulaire. Ce dispositif comporte un secteur denté solidaire de la quille d'aile auquel est solidarisée par une articulation, une chape recevant en fixation un organe moteur dont l'arbre de sortie rotatif est équipé d'un pignon denté en prise avec le secteur denté. À la chape est articulée la structure du chariot de l'engin. Divulgation de l'invention Problème technique L'utilisation d'un vérin comme l'enseigne le US 3 140 842, ne pose pas, à priori problème si ce dernier est du type électrique. En revanche, l'utilisation de vérin pneumatique ou hydraulique requiert en plus d'une batterie électrique embarquée, des composants pneumatiques, ou hydrauliques adaptés tels que notamment compresseurs ou pompes, distributeurs et conduites, dont la présence se traduira par un accroissement du poids toujours préjudiciable. 2909638 2 Dans le document EP 599 788 sont prévues deux butées matérialisant les deux positions extrêmes pour limiter le mouvement du secteur denté et faire en sorte que le pignon denté demeure toujours en prise avec ce dernier. Mais en cas de rupture de l'une des butées, la position extrême correspondante peut être 5 franchie ce qui peut rendre dangereux le pilotage de l'engin. Solution technique La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients précédemment cités. À cet effet le système de modification du centrage en vol pour engin 10 volant, lequel engin comprend une nacelle dotée d'un mât par lequel elle est suspendue à l'ossature de l'aile dudit engin, se caractérise essentiellement en ce que ledit système comprend un manchon de liaison engagé sur la quille de l'ossature, un support articulé au manchon et recevant en articulation le mât de suspension de la nacelle, un organe moteur porté par le support, du type 15 comportant un arbre de sortie rotatif et au moins un excentrique accouplé à l'arbre de sortie rotatif de l'organe moteur et engagé dans un logement pratiqué dans le manchon de liaison. Cette disposition permet d'une manière simple de modifier en vol le centrage de l'engin c'est-à-dire la position du centre de gravité de l'engin par 20 rapport au centre de portance. D'une autre manière, cette disposition permet de modifier la position du point de suspension du mât de la nacelle par rapport au centre de portance de l'aile. On comprend donc que cette disposition assure un rôle de butée au système et en renforce sa sécurité. On conçoit aussi que les deux positions 25 extrêmes ne pourront jamais être franchies. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe moteur est du type électrique. L'organe moteur du système pourra être alimenté par une batterie électrique embarquée ou bien, si l'engin est motorisé, par un générateur électrique du genre alternateur ou dynamo en prise avec le moteur de l'engin 30 volant. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'excentrique est accouplé à l'arbre de sortie de l'organe moteur par une transmission de 2909638 3 mouvement sous forme d'un train de pignons réducteur. Le mouvement de rotation de l'arbre de sortie de l'organe moteur se trouve ainsi démultiplié. Selon une autre caractéristique de l'invention, le support est constitué par deux platines verticales agencées, en chape disposées de part et d'autre du 5 manchon de liaison, l'une des dites platines recevant en fixation l'organe moteur. Une telle disposition de deux platines assure notamment le centrage de l'effort de suspension sur la quille de l'aile. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système comprend deux excentriques accouplés à un même arbre d'entraînement engagé dans des 10 paliers supportés par les deux platines du support. Avantages apportés Le système selon l'invention, apporte une solution simple et sûre au problème de la modification du centrage en cours du vol. Brève description des dessins 15 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention, apparaîtront à la lecture d'une forme préférée de réalisation, donnée à titre indicatif, en se référant aux dessins annexés en lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'un engin volant équipé d'un système de centrage selon l'invention, 20 - la figure 2 est une vue en perspective d'un système selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du système selon l'invention, - les figures 4, 5, et 6 montrent respectivement un excentrique du système en position médiane, en position extrême droite et en position extrême gauche. Meilleur mode de réalisation de l'invention 25 En figure 1 est représenté un engin volant du type ultraléger motorisé équipé d'un système de modification du centrage selon l'invention. En figure 1 est représenté un engin volant 1 du type ultra léger motorisé et du type pendulaire, équipé d'un système 2 de modification du centrage en vol selon l'invention. L'engin volant 1 comporte une nacelle 3 dans lequel prend 30 place l'équipage, cette nacelle étant équipée d'un train d'organes de roulement 4 constituant train d'atterrissage. À la structure de la nacelle 3 est rigidement fixé un mât 5 substantiellement vertical, solidarisé en partie supérieure par une suspension à 2909638 4 l'ossature d'une aile 6 qui dans l'exemple représenté est du type delta. Plus précisément, l'ossature de l'aile delta 6 comprend une quille 7 se présentant sous la forme d'un longeron tubulaire, cette quille occupant une position centrale et s'étendant du bord d'attaque au bord de fuite de l'aile. 5 À la quille 7, est solidarisé un triangle de commande manoeuvré par le pilote, comportant deux montants inclinés convergeant vers ladite quille et une barre de commande horizontale fixée en extrémité inférieure des deux montants inclinés. Ce triangle de commande est relié par des câbles de transmission à la structure de l'aile. Par pivotement du triangle de commande selon l'axe de 10 tangage est modifiée l'incidence de l'aile et par pivotement du triangle de commande selon l'axe du roulis est modifiée l'inclinaison de l'aile. La nacelle 3 est équipée d'un groupe motopropulseur 9 comportant un moteur thermique et une hélice 90 accouplée à l'arbre de sortie du moteur thermique. 15 Conformément à l'invention, le système de modification du centrage en vol 2 comprend un manchon de liaison 8 comportant un alésage traversant par lequel il est engagé sur la quille 7, un support 10 articulé au manchon de liaison 8 et recevant en articulation le mât de suspension 5 de la nacelle 3, un organe moteur 11 porté par le support 10, du type comportant un arbre de sortie rotatif 20 et au moins un excentrique 12 accouplé à l'arbre de sortie rotatif de l'organe moteur 11 et engagé dans un logement 13 pratiqué dans le manchon de liaison 8. Le manchon de liaison 8, dans la forme préférée de réalisation, présente une section droite carrée. Le manchon de liaison est monté de manière 25 fixe en translation sur la quille 7. Dans la forme préférée de réalisation, le manchon de liaison est formé de deux demi-coquilles maintenues assemblées sur la quille 7. Le support 10 est articulé au manchon de liaison selon un axe géométrique parallèle à l'axe du tangage. Préférentiellement, l'axe d'articulation 30 se situe au-dessus de la quille 7. On remarquera, en figure 2 que l'articulation du support 10 au manchon est constituée par un arbre 80 engagé dans un perçage traversant pratiqué dans le manchon de liaison 8. Cet arbre 80 est doté, selon une de ses portions terminales, d'un épaulement d'arrêt et selon son autre 2909638 5 portion terminale, d'un filetage afin de recevoir un écrou d'arrêt 81, du type à ailettes par exemple. On notera également que la portion filetée de l'arbre est dotée d'un perçage traversant, diamétral, pour recevoir une goupille amovible 82 apte à s'opposer au dévissage de l'écrou. 5 Dans la forme préférée de réalisation, le support 10 est constitué par deux platines verticales agencées en chape disposées de part et d'autre du manchon de liaison 8, l'une des dites platines recevant en fixation l'organe moteur 11. On peut voir que ces platines 10 sont positionnées en regard de deux faces planes verticales opposées 83 du manchon 8 et peuvent glisser sur ces 10 dernières. Les deux platines sont en outre liées l'une à l'autre par des entretoises 14 assurant leur maintien à écartement constant l'une de l'autre. On notera que le support tel que décrit forme une cage qui vient enserrer les deux demi-coquilles du manchon de liaison et assurer le maintien de ces dernières contre la quille 7. 15 En dessous du manchon de liaison 8, les deux platines supportent un arbre 50 auquel est articulé le mât 5. On peut remarquer que l'axe géométrique d'articulation du mât 5 au support 10 est parallèle à l'axe du tangage. Avantageusement sont prévues deux bagues de centrage 51 latérales au mât 5. Chaque bague 51 est dotée d'un alésage traversant par lequel elle est 20 engagée sur l'arbre 50. De plus chaque bague est dotée d'une portée de guidage cylindrique par laquelle elle est engagée dans un alésage cylindrique traversant pratiqué dans le mât. Avantageusement, cet alésage est formé dans un corps tubulaire 52 rigidement fixé au mât. Enfin les bagues sont également dotées chacune d'une forme de collet cylindrique 53 constituant entretoise 25 assurant le maintien du mât à écartement des platines 10. L'excentrique 12 est entraîné en rotation selon un axe géométrique parallèle à l'axe du tangage. Cet excentrique 12 est accouplé à l'arbre de sortie de l'organe moteur 11. L'excentrique 12 peut être constitué d'un disque d'excentrique accouplé 30 à l'organe moteur et d'un collier d'excentrique monté autour du disque avec interposition d'un palier à billes pour minimiser les forces de frottement. L'excentrique 12 est monté dans le logement 13 formé dans le manchon de liaison 8 avec un jeu fonctionnel aussi réduit que possible pour 2909638 6 limiter l'amplitude des mouvements parasites permis par ce jeu fonctionnel. Dans la forme préférée de réalisation, le logement 13 pratiqué dans le manchon de liaison 8 est de forme oblongue, le grand axe de la forme oblongue étant vertical. Ce logement est ouvert en partie inférieure. On notera que l'axe géométrique de 5 rotation de l'excentrique est sécant au logement 13. Par actionnement de l'excentrique 12 en rotation, le support 10 est amené à pivoter par rapport au manchon de liaison et ce autour de l'axe d'articulation correspondant ce qui se traduit par une modification de la position du centre de gravité de l'engin par rapport au centre de portance. Par ce biais 10 est modifiée l'incidence de l'aile et par voie de conséquence le comportement aérodynamique de l'engin. Un déport angulaire vers l'arrière du support 10 (Fig.6) conduit à augmenter l'incidence de l'aile et à diminuer la vitesse de l'engin. En revanche un déport vers l'avant du support 10 (Fig.5) conduit à diminuer l'incidence de l'aile et par voie de conséquence à augmenter la vitesse 15 de l'engin. Le support 10 peut donc occuper deux positions extrêmes qui peuvent être déterminées par la valeur de l'excentration propre à l'excentrique et par la valeur du bras de levier donné par la distance entre l'axe d'articulation du support 10 au manchon de liaison et l'axe de rotation de l'excentrique, mais 20 préférentiellement les deux positions extrêmes du support 10 sont matérialisées par un moyen de butée. Dans ce cas de figure, ces deux positions sont situées entre les deux positions extrêmes données par l'excentricité et la valeur du bras de levier. Dans la forme préférée de réalisation, le système 2 de modification du 25 centrage comprend deux excentriques 12 accouplés à un même arbre d'entraînement 15 engagé dans des paliers 16 du type roulement à billes, supportés respectivement par deux corps de pallier 17 fixés respectivement aux deux platines du support 10. Dans ce cas de figure, le manchon de liaison 8 comporte deux logements 13 opposés et un perçage traversant débouchant 30 dans les deux logements 13, destiné à recevoir l'arbre d'entraînement 15. L'arbre d'entraînement 15 est doté d'une forme de manchon d'accouplement dans laquelle est engagé et est bloqué en rotation par une goupille traversante, l'arbre de sortie de l'organe moteur 11. 2909638 7 Les excentriques 12 sont bloqués sur l'arbre d'entraînement 15 par des goupilles ou autres moyens. On notera que les excentriques 12 sont situés au-dessus des collets 53 des bagues 51 de centrage. On notera également que dans le cas de franchissement de l'une des butées déterminées par le moyen de 5 butée, les excentriques, par rotation, sont aptes à venir en butée contre les collets 53 des bagues de centrage, ce qui limitera leur mouvement angulaire. Une telle disposition est de nature à renforcer encore la sécurité du système. Cette sécurité se trouve encore accrue par le fait qu'en position de butée des excentriques contre les collets, le support 10 vient par une de ses entretoises en 10 contact avec le manchon de liaison 8. Selon une première forme de réalisation, l'organe moteur 11 est un moto réducteur intégrant dans un même ensemble monobloc un moteur électrique et une transmission de mouvement, sous forme d'un train de pignons réducteur, accouplée d'une part à l'arbre de sortie du moteur électrique et 15 d'autre part à l'arbre d'entraînement 15. Dans la forme préférée de réalisation, le rapport de réduction de la transmission sera égal à 375. Au moteur électrique du moto réducteur sera associée à une protection thermique connue en soi. Le moteur électrique est du type à courant continu et est connecté à 20 une batterie électrique, non représentée, associée électriquement à un circuit de maintien de sa charge, comportant notamment un alternateur accouplé par l'intermédiaire d'une transmission de mouvement à l'arbre de sortie du moteur thermique. Il va de soi que le moteur électrique peut être directement connecté sur l'alternateur par l'intermédiaire d'un pont redresseur. 25 Au circuit électrique d'alimentation de l'organe moteur sera associé un bouton électrique de commande. Par appui sur le bouton électrique sera fermé le circuit électrique entre la batterie et l'organe moteur. Ce dernier sera alors alimenté en vue de modifier le centrage de l'engin. Le bouton électrique de commande pourra comporter deux positions de 30 fermeture du circuit électrique dont une des positions correspondra à l'alimentation du moteur selon un sens de polarité et l'autre, à l'alimentation du moteur selon une polarité inverse. Une telle disposition confère ainsi à l'organe moteur 11 une marche avant et une marche arrière. Le bouton électrique de 2909638 8 commande sera avantageusement porté par la console que comporte la nacelle, cette console comportant en outre, tous les instruments utiles à la navigation. Avec une solution de commande électrique de la modification du centrage, le moyen de butée matérialisant les deux positions extrêmes du 5 support 10, pourra être constitué par deux contacteurs, non représentés, montés dans l'un des corps de palier 17 et susceptibles d'être actionné chacun par un bras radial 18 fixé à l'arbre d'entraînement 15. On a précédemment décrit un organe moteur constitué par un moto réducteur électrique mais selon une variante d'exécution, l'organe moteur peut 10 être constitué par un levier de manoeuvre accouplé à l'excentrique et plus précisément à l'arbre d'excentrique et destiné à être manoeuvré par le pilote de l'engin. Dans ce cas de figure, le moyen de butée sera constitué par les excentriques et par les collets 53. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements 15 et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. Revendications 1/ Système (2) de modification du centrage en vol pour engin volant (1), lequel engin comprend une aile (6), une nacelle (3) dotée d'un mât (5) par lequel elle est suspendue à l'ossature de l'aile, caractérisé en ce que ledit système (2) comprend un manchon de liaison (8) engagé sur la quille (7) de l'ossature de l'aile (6), un support (10) articulé au manchon de liaison (8) selon un axe géométrique parallèle à l'axe de tangage et recevant en articulation le mât (5) de suspension de la nacelle (3), un organe moteur (11) porté par le support (10) du type comportant un arbre de sortie rotatif et au moins un excentrique (12) accouplé à l'arbre de sortie rotatif de l'organe moteur (11) et engagé dans un logement (13) pratiqué dans le manchon de liaison (8), ledit excentrique étant entraîné en rotation selon un axe géométrique parallèle à l'axe du tangage. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon de liaison est formé de deux demi-coquilles maintenues assemblées sur la quille (7). 3/ Système de modification selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (13) se présente sous la forme d'une lumière oblongue. 4/ Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (10) est constitué par deux platines verticales agencées en chape disposées de part et d'autre du manchon de liaison (8), l'une des dites platines recevant en fixation l'organe moteur (11). 5/ Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les platines du support (10) sont rigidement liées l'une à l'autre par des entretoises (14) et que lesdites platines sont positionnées en regard de deux faces planes verticales opposées (83) du manchon (8) et peuvent glisser sur ces dernières. 6/ Système selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que le mât (5) est monté en articulation sur un arbre (50) solidaire des deux platines (10). 7/ Système selon la revendication 6 caractérisé par deux bagues de centrage (51) latérales au mât (5), chaque dite bague (51) étant dotée d'un alésage traversant par lequel elle est engagée sur l'arbre (50), d'une portée de guidage cylindrique par laquelle elle est engagée dans un alésage cylindrique 2909638 10 traversant pratiqué dans le mât et d'une forme de collet cylindrique (53) constituant entretoise assurant le maintien du mât à écartement des platines (10). 8/ Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce qu'il comprend deux excentriques (12) accouplés à un même arbre d'entraînement (15) engagé dans des paliers (16) supportés respectivement par deux corps de pallier (17) fixés respectivement aux deux platines du support (10). 9/ Système selon les revendications 7 et 8 prises ensemble, caractérisé 10 en ce que les excentriques (12) sont situés au-dessus des collets (53) des bagues de centrage (51) et que les dits excentriques sont aptes par rotation à venir en butée contre les dits collets. 10/ Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un moyen de butée pour matérialiser deux positions angulaires 15 extrêmes du support (10). 11/ Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe moteur (11) est un moto réducteur électrique. 12/ Système selon les revendications 8, 10 et 11 prises ensemble, caractérisé en ce que le moyen de butée matérialisant les deux positions 20 extrêmes du support (10) est constitué par deux contacteurs, montés dans l'un des corps de palier (17) et susceptibles d'être actionné chacun par un bras radial (18) fixé à l'arbre d'entraînement (15). 13/ Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'organe moteur est constitué par un levier de manoeuvre 25 accouplé à l'excentrique et destiné à être manoeuvré par le pilote de l'engin.