Brevet FR2911113A1 — publié le 20080711

La présente invention concerne les empennages horizontaux pour aéronefs. On sait qu'un aéronef comporte un empennage horizontal arrière destiné à assurer sa stabilité dans le plan horizontal. On sait de plus que l'aire d'un tel empennage horizontal est déterminée pour assurer ladite stabilité dans les phases critiques de décollage et d'atterrissage, dans les-quelles la vitesse de l'aéronef est réduite. Il s'avère qu'en croisière, l'aire de l'empennage horizontal, ainsi déterminée pour les phases de décollage et d'atterrissage, est supérieure à l'aire qui serait strictement nécessaire pour maintenir la stabilité de l'aéronef. Il en résulte donc une traînée et une consommation de combustible inutiles. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cette fin, selon l'invention, l'empennage horizontal pour aéronef est remarquable en ce qu'il comporte une partie intermédiaire fixe solidaire de la structure dudit aéronef et au moins une partie de bord mobile apte à coulisser par rapport à ladite partie intermédiaire fixe, transversalement à la longueur de cette dernière, ladite partie de bord mobile pouvant prendre au moins : une position déployée, pour laquelle ledit empennage horizontal pré-sente une première aire garantissant la stabilité dudit aéronef pendant les phases de décollage et d'atterrissage de ce dernier, et une position rétractée, pour laquelle ledit empennage horizontal pré-sente une seconde aire, inférieure à ladite première aire, garantissant la stabilité dudit aéronef en vol de croisière. Ainsi, il est possible d'optimiser les performances dudit empennage horizontal en fonction des phases de vol de l'aéronef, tout en réduisant la traînée et la consommation de combustible an croisière. Le coulissement de ladite partie de bord mobile peut être curviligne ou rectiligne. Quelle que soit la forme de la trajectoire de coulissement, il est avantageux de prévoir des moyens de guidage comportant au moins un coulisseau, solidaire de ladite partie de bord mobile ou de ladite partie intermédiaire fixe. Les moyens d'entraînement de la partie de bord mobile par rapport à ladite partie intermédiaire fixe peuvent être de tous types connus, par exemple à pignon et crémaillère, à excentrique, vérins, etc ... Ladite partie de bord mobile pourrait être montée de façon télescopique par rapport à ladite partie intermédiaire fixe et présenter des dimensions aptes à assurer, en position déployée, la continuité aérodynamique de l'empennage, aussi bien à l'extrados qu'à l'intrados. Cependant, dans un mode avantageux de réalisation, ladite partie de bord mobile pré-sente une aire limitée et elle est associée à des volets mobiles, par exemple rotatifs, aptes à assurer la continuité aérodynamique de l'extrados et de l'intrados dudit empennage, entre ladite partie de bord mobile et ladite partie intermédiaire fixe, lorsque ladite partie de bord mobile est en posi- tion déployée. Lesdits volets mobiles peuvent être portés par ladite partie intermédiaire fixe ou par ladite partie de bord mobile. De préférence, ils sont chargés élastiquement pour pouvoir passer spontanément d'une position rétractée, lorsque ledit empennage est lui-même en position rétractée, à une position déployée assurant ladite continuité aérodynamique de l'ex-trados et de l'intrados, lorsque ledit empennage est dans sa position dé-ployée et, inversement, de ladite position déployée assurant la continuité aérodynamique à ladite position rétractée, lorsque ledit empennage passe lui-même de sa position déployée à sa position rétractée. Ladite partie de bord mobile peut correspondre au bord d'attaque dudit empennage horizontal. Dans ce cas : û ledit bord d'attaque peut être creux et comporter intérieurement deux rampes en regard, divergeant en direction de ladite partie intermédiaire fixe ; un volet mobile d'extrados et un volet mobile d'intrados peuvent être articulés sur ladite partie intermédiaire fixe ; et des ressorts peuvent être prévus pour presser élastiquement lesdits vo-lets mobiles contre lesdites rampes, respectivement. En revanche, lorsque ladite partie de bord mobile correspond au bord de fuite dudit empennage horizontal, il est avantageux que ladite partie de bord mobile comporte au moins un coulisseau qui est apte à se dé-placer par rapport à ladite partie intermédiaire fixe et sur lequel sont articulées les gouvernes de profondeur de l'aéronef, ledit coulisseau portant les moyens d'actionnement desdites gouvernes de profondeur. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre schématiquement la partie arrière du fuselage d'un avion pourvu d'un empennage horizontal conforme à la présente in- vention, en position rétractée correspondant au vol de croisière. Les figures 2 à 4 illustrent trois configurations déployées de l'empennage horizontal de la figure 1, destinées au décollage et à l'atterris-sage. Les figures 5 à 8 sont des coupes transversales selon les lignes V-V, VI-VI, VII-VII et VIII-VIII, respectivement portées sur les figures 1 à 4 et correspondant à un profil de même position sur ledit empennage horizontal. 4 Les figures 9 et 10 montrent, à plus grande échelle et en coupe, la partie avant de l'empennage horizontal des figures 2 et 6, respectivement en position rétractée et en position déployée. Les figures 11 et 12 illustrent schématiquement en coupe trans- versale les moyens d'actionnement du bord d'attaque de l'empennage des figures 2, 6, 9 et 10, respectivement en position rétractée et en position déployée. La figure 13 est une coupe schématique suivant la ligne XIII-XIII de la figure 12. 1 o Les figures 14 et 15 montrent les moyens de pression élastique des volets mobiles d'extrados et d'intrados, le bord d'attaque de l'empennage des figures 2, 6, 9 et 10 étant respectivement en position rétractée et en position déployée. Les figures 16 et 17 montrent, à plus grande échelle et en coupe, 15 la partie arrière de l'empennage horizontal des figures 3, 4, 7 et 8, respec- tivement en position rétractée et en position déployée. Les figures 18 et 19 illustrent, en vues sernblables respectivement aux figures 16 et 17, les moyens d'actionnement des gouvernes de pro-fondeur dudit empennage horizontal. 20 Les figures 20 et 21 montrent, en vues sernblables respectivement aux figures 16 et 1 7, les moyens de pression élastique des volets mobiles d'extrados et d'intrados. Sur les figures 1 à 4, on a représenté schématiquement la partie arrière 1 du fuselage d'un aéronef (non représenté plus en détail), ladite 25 partie arrière étant pourvue d'un empennage horizontal 2 portant de façon usuelle des gouvernes de profondeur 3. Comme le montrent également les figures 5 à 8, l'empennage horizontal 2 comporte une partie intermédiaire 4, une partie de bord d'attaque 5 et une partie du bord de fuite 6. La partie intermédiaire 4 forme le caisson d'empennage grâce au-quel l'empennage horizontal 2 est solidarisé de la partie arrière de fuselage 1. Elle est pourvue d'un extrados 4E et d'un intrados 4I. La partie de bord d'attaque 5 comporte un extrados 5E et un in- trados 5I. La partie de bord de fuite 6 porte les gouvernes de profondeur 3 et est pourvue d'un extrados 6E et d'un intrados 6I. Conformément à la présente invention, la partie de bord d'attaque 5 et/ou la partie de bord de fuite 6 est apte à coulisser par rapport à la partie intermédiaire fixe 4, transversalement à la longueur L de cette dernière. Les figures 1 et 5 illustrent la configuration de l'empennage 2 en vol de croisière : dans cette configuration, la partie de bord d'attaque 5 et la partie de bord de fuite 6 sont au contact de la partie intermédiaire 4, l'extrados et l'intrados de l'empennage horizontal 2 étant formés par les 15 extrados 4E, 5E, 6E et les intrados 4I, 5I, 6I, respectivement. Ainsi, dans la configuration des figures 1 et 5, la partie de bord d'attaque 5 et/ou la partie de bord de fuite 6 sont(est) en position rétractée. La corde du profil correspondant à la ligne de coupe V-V est alors égale à CC. Les figures 2 et 6 illustrent une configuration de l'empennage 2 20 utilisable à l'atterrissage et au décollage : dans cette configuration, la partie de bord d'attaque 5 est en position déployée, en avant de la partie intermédiaire 4, et un volet mobile d'extrados 7E et pan volet mobile d'intrados 7I assurent la continuité aérodynamique entre les extrados 5E et 4E et entre les intrados 5I et 4I, respectivement. Dans ce cas, la corde du profil 25 correspondant à la ligne de coupe VI-VI (disposée au même niveau sur l'empennage horizontal 2 que la ligne de coupe V-V) est égale à CTO1, plus grande de AC1 que la corde CC. Il en résulte, par rapport à la configuration rétractée des figures 1 et 5, un accroissement d'aire dudit empennage horizontal 2 qui peut s'élever à 10%. 6 Les figures 3 et 7 illustrent une autre configuration de l'empennage 2 utilisable à l'atterrissage et au décollage : dans cette autre configuration, la partie de bord de fuite 6 est en position déployée, en arrière de la partie intermédiaire 4, et un volet mobile d'extrados 8E et un volet mo- bile d'intrados 8I assurent la continuité aérodynamique entre les extrados 4E et 6E et entre les intrados 4I et 6I, respectivement. Dans ce cas, la corde du profil correspondant à la ligne de coupe VII-VII (disposée au même niveau sur l'empennage horizontal 2 que les lignes de coupe V-V et VI-VI) est égale à CT02, plus grande de AC2 que la corde CC. Il en résulte, par rapport à la configuration rétractée des figures 1 et 5, un accroissement d'aire dudit empennage horizontal 2 qui peut s'élever à 10%. La configuration déployée, représentée sur les figures 4 et 8 et également utilisable à l'atterrissage et au décollage, combine les configurations des figures 2 et 6 et des figures 3 et 7 : dans cette configuration, 15 la partie de bord d'attaque 5 est déployée vers l'avant de AC1 et la partie de bord de fuite est déployée vers l'arrière de AC2, les volets 7E, 8E, 7I, 8I assurant la continuité aérodynamique des extrados 5E, 4E, 6E et des intrados 5I, 4I, 6I, respectivement. La corde CT03 du profil correspondant à la ligne de coupe VIII-VIII (disposée au même niveau sur l'empennage ho- 20 rizontal 2 que les lignes de coupe V-V, VI-VI et VII-VII) est donc plus grande de AC1 +AC2 que la corde CC. Il en résulte, par rapport à la configuration rétractée des figures 1 et 5, un accroissement d'aire dudit empennage horizontal 2 qui peut s'élever à 20%. Dans l'exemple de réalisation des figures 9, 10 et 13 pour la mise 25 en oeuvre des configurations des figures 2, 6 et 4, 8, la partie du bord d'attaque 5 est solidaire de coulisseaux de guidage 9 en forme de barres. Ces coulisseaux 9 sont guidés par des blocs à galets 1 1, solidaires de la-dite partie intermédiaire 4. Dans le cas où cette dernière doit être étanche (par exemple parce qu'elle est utilisée comme réservoir de carburant), des boîtiers étanches 10 peuvent être prévus pour loger la partie arrière des coulisseaux 9. En regard de la partie intermédiaire 4, la partie de bord d'attaque 5 comporte un évidement 12, traversé par les coulisseaux 9 et apte à loger les blocs à galets Il, lorsque ladite partie de bord d'attaque 5 est rétractée (figure 9). Dans cette position rétractée, l'évidement 12 est également apte à loger des moyens d'entraînement, solidaires de la partie intermédiaire 4 et aptes à le faire coulisser par rapport à cette dernière. Dans l'exemple représenté sur les figures 11 à 13, ces moyens d'entraînement sont constitués par un moteur 13 et une tringlerie 14. L'évidement 12 présente deux rampes 15 et 16 divergeant en di-rection de la partie intermédiaire fixe 4. Contre la rampe 15 s'appuie, éventuellement par l'intermédiaire de galets, l'extrémité avant du volet mobile d'extrados 7E, dont l'extrémité arrière est articulée à la partie intermédiaire fixe 4 autour d'un axe 17, orthogonal aux coulisseaux 9. Le volet mobile d'extrados 7E est pressé élastiquement contre la rampe 15 par des ressorts 18 prenant appui sur la partie intermédiaire fixe 4 et aptes à être logés dans l'évidement 12 en position rétractée de la partie de bord d'attaque 5 (voir les figures 14 et 15). De même, contre la rampe 16 s'appuie, éventuellement par l'intermédiaire de galets, l'extrémité avant du volet mobile d'intrados 7I, dont l'extrémité arrière est articulée à la partie intermédiaire fixe 4 autour d'un axe 19, orthogonal aux coulisseaux 9. Le volet mobile d'intrados 7I est pressé élastiquement contre la rampe 16 par des ressorts 20 prenant appui sur la partie intermédiaire fixe 4 et aptes à être logés dans l'évidement 12 en position rétractée de la partie de bord d'attaque 5. On comprendra aisément que, grâce à l'action des rampes 15, 16 et des ressorts 18, 20, les volets mobiles 7E et 711 se déploient automati-quement pour prendre leur position en continuité aérodynamique des extrados 5E et 4E et des intrados 51 et 4I, respectivement, lorsque ladite partie de bord d'attaque 5 se déploie elle-même vers l'avant sous l'action des moyens d'entraînement 13, 14,, et inversement se rétractent automa-tiquement à l'intérieur de l'évidement 12, lorsqua ladite partie de bord d'attaque 5 est rétractée vers l'arrière, en direction de la partie intermédiaire fixe 4. Sur les figures 16 à 21, on a représenté un mode de réalisation de la présente invention, lorsque ladite partie de bord mobile est la partie de bord de fuite de l'empennage horizontal (voir figures 3, 4, 7 et 8). Dans ce mode de réalisation, la partie de bord de fuite 6 comporte des coulisseaux de guidage 21 mobiles par rapport à la partie intermédiaire fixe 4, sous l'action d'un système à pignon 22 et crémaillère .23. Les coulisseaux 21 sont guidés par des blocs à galets 24. Dans le cas où la partie 4 doit être étanche (par exemple parce qu'elle est utilisée comme réservoir de carburant), des boîtiers étanches 25 peuvent être prévus pour loger la partie avant des coulisseaux 21. Les gouvernes de profondeur 3 sont articulées, en 26, sur lesdits coulisseaux 21 et sont donc solidaires en déplacement de ces derniers. De plus, les coulisseaux 21 portent des vérins 27 pour l'actionnement en rotation des gouvernes 3 (voir les figures 18 et 19). Dans ce mode de réalisation, le volet mobile d'extrados 8E est articulé sur les coulisseaux 21 et est intérieur à l'extrados 6E en position rétractée ; de plus, le volet mobile d'extrados 8E est pressé contre l'extra- dos 6E par des ressorts 28 (voir les figures 20 et 21). En revanche, le vo-let mobile d'intrados 8I est articulé sur la partie intermédiaire fixe 4 et est extérieur à l'extrados 6I. Des ressorts 29 pressent le volet d'intrados 8I contre l'extrados 6I. On remarquera que l'empennage horizontal conforme à la présente invention, qui occupe sa position déployée dans les phases de décollage et d'atterrissage, peut avantageusement être mis en ceuvre dans les aéronefs comportant au moins un moteur disposé à la partie supérieure arrière de leur fuselage, de façon que le bruit du ou des moteurs soit masqué vers le bas pendant lesdites phases. REVENDICATIONS 1 . Empennage horizontal pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte une partie intermédiaire fixe (4) solidaire de la structure dudit aéronef et au moins une partie de bord mobile (5, 6) apte à coulisser par rapport à ladite partie intermédiaire fixe (4), transversalement à la longueur (L) de cette dernière, ladite partie de bord mobile (5, 6) pouvant prendre au moins : une position déployée, pour laquelle ledit empennage horizontal pré-sente une première aire garantissant la stabilité dudit aéronef pendant les phases de décollage et d'atterrissage de ce dernier, et une position rétractée, pour laquelle ledit empennage horizontal pré-sente une seconde aire, inférieure à ladite première aire, garantissant la stabilité dudit aéronef en vol de croisière. 2. Empennage selon la revendication 1, 1 5 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (9, 1 1 - 21, 24) de guidage de ladite partie de bord mobile en coulissement et en ce que lesdits moyens de guidage comportent au rnoins un coulisseau. 3. Empennage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (13, 14 - 22, 23) d'entraî- 20 nement pour déplacer ladite partie de bord mobile par rapport à ladite partie intermédiaire fixe, lesdits moyens d'entraînement étant disposés entre lesdites parties. 4. Empennage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite partie de bord mobile est associée à des volets 25 mobiles (7E, 7I - 8E, 8I) aptes à assurer la continuité aérodynamique de l'extrados et de l'intrados dudit erpennage, entre ladite partie de bord mobile et ladite parte intermédiaire fixe, lorsque ladite partie de bord mobile est en position déployée. 5. Empennage selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits volets rnobiles (7E, 7I - 8E, 8I) sont rotatifs. 6. Empennage selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'au moins un volet mobile est porté par ladite partie de bord mobile. 7. Empennage selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un volet mobile est porté par ladite partie intermédiaire fixe. 8. Empennage selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que lesdits volets mobiles sont chargés élastiquement pour pouvoir passer spontanément : ù d'une position rétractée, lorsque ledit empennage est lui-même en position rétractée, à une position déployée assurant ladite continuité aérodynamique de l'extrados et de l'intrados dudit empennage, lorsque ce- lui-ci est dans sa position déployée ; et - de ladite position déployée assurant la continuité aérodynamique à la-dite position rétractée, lorsque ledit empennage passe lui-même de sa position déployée à sa position rétractée. 9. Empennage selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que : ladite partie de bord mobile correspond au bord d'attaque (5) dudit empennage horizontal ; ledit bord d'attaque (5) est creux et comporte intérieurement deux rampes (15, 16) en regard, divergeant en direction de ladite partie intermé- diaire fixe (4) ; un volet mobile d'extrados (7E) et un volet mobile d'intrados (7I) sont articulés sur ladite partie intermédiaire fixe (4) ; et des ressorts (18, 20) sont prévus pour presser élastiquement lesdits volets mobiles contre lesdites rampes, respectivement. 10. Empennage selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que : ladite partie de bord mobile correspond au bord de fuite (6) dudit empennage horizontal ; ladite partie de bord mobile (6) comporte au moins un coulisseau (21) qui est apte à se déplacer par rapport à ladite partie intermédiaire fixe (4) et sur lequel sont articulées des gouvernes de profondeur (3) ; et ledit coulisseau (21) porte les moyens (27) d'actionnement desdites gouvernes de profondeur.