Brevet FR2913951A1 — publié le 20080926

-1- La présente invention concerne une aile de traction d'une charge comprenant une voilure définie entre deux extrémités latérales reliées entre elles à l'avant par un bord d'attaque, et à l'arrière par un bord de fuite, la voilure étant formée totalement ou partiellement de deux surfaces de tissus distinctes formant l'extrados et l'intrados, interconnectées grâce à une pluralité de nervures dont les parties supérieures sont connectées à l'extrados et dont les parties inférieures sont connectées à l'intrados. Il est connu d'utiliser une aile- de traction pour déplacer une ou plusieurs personnes dans un espace principalement en deux dimensions tel qu'une plage, un lac, la mer, une surface enneigée ou un champ, en glissant à l'aide d'une planche apparentée à une planche de surf, une planche de snowboard, une planche à roulettes ou tout type d'objet parfois fixé aux pieds du pilote. Une troisième dimension d'évolution peut être ajoutée puisque l'aile de traction permet au pilote de se propulser à plusieurs mètres du sol, ou bien de planer au départ d'un point situé à plusieurs dizaines de mètres de haut. Ces pratiques sportives connues sous les noms de "kitesurf", "kiteboard", "kiteboat", "snowkite" ou "powerkite", nécessitent toutes les mêmes composantes pour obtenir une aile de traction performante. Il existe une multitude d'ailes de traction commercialisées à ce jour, on peut distinguer néanmoins deux grandes familles, les ailes à boudins gonflables et les ailes à caissons. Les premières se gonflent à l'aide d'une pompe et fournissent ainsi une rigidité très importante améliorant significativement les performances, les secondes, sans armature rigide se maintiennent en forme uniquement grâce au vent et à leur bridage. Ces dernières se distinguent par leur facilité de mise en oeuvre et leur solidité. Les ailes à boudins gonflables classiques possèdent donc toutes une structure monopeau de simple surface, et des boudins de taille importante. De par leur structure rigide, ces ailes offrent un compromis idéal de stabilité et de performance, mais souffrent des inconvénients liés à l'utilisation de boudins gonflables ceux-ci percent fréquemment, alourdissent l'aile, allongent le temps de mise en œuvre et nécessitent une pompe à transporter. De plus il paraît évident que leur profil peut être aérodynamiquement plus performant. Les ailes à caissons sont à priori plus aérodynamiques, dues à -2- leur forme épurée au niveau du bord d'attaque, pourtant elles perdent une grande partie de leurs performances à cause d'un phénomène connu qui est le ballonnement. Celui-ci est provoqué par la présence d'une forte pression interne indispensable pour avoir une rigidité convenable. Ce phénomène est amplifié par l'utilisation excessive de suspentes qui viennent systématiquement rapprocher les nervures entre elles, (effet accordéon), l'intrados se bombe alors, modifiant le profil général de l'aile, ce qui réduit l'efficacité de l'aile de traction. De nombreux essais d'ailes hybrides ont vu le jour, ainsi. certains prototypes unissaient une voilure caissonnée et une structure gonflable, mais les inconvénients suivants n'ont pas permis à ces concepts d'aboutir profils peu efficaces aux angles d'incidence forts, comportant toujours une multitude de boudins gonflables, fastidieux à mettre en oeuvre et sensibles aux chocs, de plus un ballonnement le long du bord de fuite était présent et limitait les performances de l'aile. Un autre type d'aile encore commercialisé allie une latte en fibre de verre de section ronde fixée le long du bord d'attaque à une voilure caissonnée dont les profils sont autostables, c'est-à-dire que les parties inférieures des nervures appelée parfois intercaissons sont principalement convexes, cette aile a été créée dans le but de battre des records de vitesse de vol et est construite avec des nervures qui procurent un profil très rapide et très stable. Mais la vitesse de vol d'une aile n'est pas un critère majeur de choix par les pilotes. De plus, la pression interne importante alliée à la forme des nervures augmente le phénomène de ballonnement et donc limite là aussi les performances aérodynamiques. Toujours dans les technologies hybrides, une aile caissonnée entièrement bridée, incluant une latte longitudinale, a été commercialisée une année, mais le même problème de ballonnement survenait aussi lorsque la pression atteignait un certain seuil, amplifié par le nombre important de suspentes, limitant les performances. Des ailes monopeau à structure rigide, ne possédant pas de boudin gonflable, ont vu également le jour. Leur voilure monopeau, c'est à dire composée d'une seule surface de tissu, était trop souple pour permettre une bonne stabilité; de plus le manque de volume d'air -3- ne leur permettait pas de flotter convenablement, c'est pourtant un critère de choix important pour la pratique du kitesurf sur l'eau. Force est de constater que l'impact du phénomène de ballonnement est sous-estimé par les concepteurs d'ailes de traction à caissons, et seuls les fabricants de parapentes qui utilisent des technologies similaires ont cherché des solutions pour diminuer ce phénomène. Ainsi, le moyen le plus connu de retendre le bord de fuite est d'augmenter le nombre de nervures, cela diminue l'échelle du ballonnement entre les nervures par rapport à la surface de l'aile, et par la même occasion l'épaisseur du bord de fuite et l'influence du ballonnement sur le vol, mais c'est sans compter l'augmentation importante du coût de fabrication. Une autre technique consiste à augmenter la flèche de l'aile de sorte que le bord de fuite soit le plus droit possible lorsque l'on regarde l'aile posée à plat sur le sol, vue de dessus. Ce principe est utilisé sur les parapentes, mais n'est pas suffisant sur une aile qui ne possède pas un minimum de caissons, et la performance de l'aile n'est toujours pas à son maximum. Certains fabricants de parapentes travaillent actuellement sur la forme du bord de fuite entre deux nervures, en proposant des formes triangulaires à celui-ci. Ce principe fonctionne partiellement et n'offre pas au client une forme d'aile assez conventionnelle et esthétique pour être proposée sur le marché. Un des buts de l'invention est donc de proposer un produit possédant la solidité et la facilité de mise en oeuvre des ailes à caissons, tout en obtenant une aile aussi rigide et performante qu'une aile à boudins, mais sans l'utilisation de boudins gonflables qui exige l'utilisation d'une pompe. En diminuant le ballonnement, la traînée de l'aile diminue, elle peut donc acquérir plus de vitesse, engendrant aussi plus de puissance. Plus le bord de fuite est fin, plus la résultante des forces de traction exercées sur l'aile est avancée, cela permet de réduire un autre phénomène connu appelé le décrochement à basse vitesse. Concrètement, cela permet à l'utilisateur de conserver de bonnes sensations de pilotage. En avançant cette résultante, appelée aussi le centre de poussé, l'aile pivote d'une façon différente lorsqu'une -4-action sur les commandes est effectuée. A cet effet, l'invention a pour objet une aile de traction d'une charge comprenant une voilure définie entre deux extrémités latérales reliées entre elles à l'avant par un bord d'attaque, et à l'arrière par un bord de fuite, comportant au moins une suspente fixée au voisinage de chaque extrémité latérale propre à contrôler la direction de l'aile de traction, la voilure étant formée totalement ou partiellement de deux surfaces de tissus distinctes formant l'extrados et l'intrados interconnectés grâce à une pluralité de nervures dont les parties supérieures sont connectées à l'extrados et dont les parties inférieures sont connectées à l'intrados, caractérisée en ce que la voilure comporte un élément rigide fixé à proximité du bord d'attaque et parallèlement à celui-ci destiné à maintenir un dièdre négatif à l'aile de traction, et en ce que les parties inférieures des nervures d'au moins la partie centrale de la voilure sont partiellement ou totalement concaves. Contrairement à tous les manuels et sites actuels spécialisés en conception d'ailes, qui déconseillent fortement d'utiliser des profils à intrados creux, il a été constaté que la structure de l'aile selon la présente invention empêche la formation du ballonnement sur le bord de fuite de l'aile à caissons. En effet, d'une part l'ajout d'un élément rigide permet de maintenir un dièdre négatif à l'aile de traction, c'est-à-dire que l'aile de traction possède une forme générale archée vers le bas, cet élément rigide permettant dans un même temps de diminuer le nombre de suspentes nécessaires. D'autre part, la présence, au moins sur la partie centrale de la voilure, de nervures dont la partie inférieure est de forme généralement concave, au moins à proximité du bord de fuite, contribue à empêcher le ballonnement de l'intrados, en particulier au niveau du bord de fuite. On appelle communément la partie basse d'un profil l'intrados car elle est souvent confondue à la surface de tissus inférieure de la voilure qui s'appelle elle aussi l'intrados. Ainsi un profil dont l'intrados est convexe à l'approche du bord de fuite, possède une portance qui est dirigée elle aussi vers le bas, et donc vers l'intérieur du dièdre de l'aile, contractant l'intrados et augmentant l'effet de ballonnement due à la pression interne de l'aile lors du vol. -5- Il est apparu que le choix d'un profil dont l'intrados est concave permet de diriger la portance vers le haut, et donc vers l'extérieur du dièdre de l'aile, permettant de tendre l'ensemble extrados et intrados du bord de fuite, ce qui diminue d'une façon importante l'effet de ballonnement. Suivant les modes particuliers de réalisation de l'invention, l'aile de traction comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: -l'aile de traction comporte au moins un lien souple de rappel tendu entre deux points de retenue fixés au voisinage des extrémités latérales, ce lien exerçant une force de rappel des points de retenue l'un vers l'autre propre à éviter des déformations du dièdre de l'aile de traction -l'aile de traction comporte au moins une suspente fixée au voisinage du bord d'attaque, propre à contrôler l'angle d'incidence de l'aile de traction -l'aile de traction comporte au moins une suspente fixée sur la voilure, propre à modifier la forme des nervures en vol -l'aile de traction comporte au moins un orifice au voisinage du bord d'attaque, propre à gonfler la voilure lors du vol A titre d'exemple, voici une description de la présente invention se référant aux dessins sur lesquels l'ensemble des figures 1 à 6 représente un même mode de réalisation de l'aile de traction et plus particulièrement : - la figure 1 est une vue de face de l'exemple de réalisation de l'aile de traction, représentée lors du vol -la figure 2 est une vue de côté de l'exemple de réalisation de l'aile de traction, représentée lors du vol -la figure 3 est une vue de dessous de l'exemple de réalisation de l'aile de traction, représentée lors du vol - la figure 4 est une vue en perspective de l'exemple de réalisation de l'aile de traction, représentée lors du vol -la figure 5 est une vue de coté d'une section de l'aile de 35 traction, elle détaille la réalisation d'une nervure de la partie centrale de l'exemple de réalisation de l'aile de traction - la figure 6 est une vue de coté d'une section de l'aile de traction, détaillant un changement de profil d'une nervure lors d'une -6-traction sur une suspente fixée sur l'intrados et dans ce cas précis fixée dans le même plan que la partie inférieure de la nervure, propre à modifier le comportement aérodynamique de l'exemple de réalisation de l'aile de traction L'aile 1 représentée sur les figures 1 à 4 est destinée à la traction d'une charge, telle qu'un sportif dont les pieds sont solidarisés sur une planche. L'aile 1 de traction comporte une voilure définie entre une extrémité latérale gauche 2a et une extrémité latérale droite 2b, reliées entre elles à l'avant par un bord d'attaque 3 et à l'arrière par un bord de fuite 4. La voilure est à double surface (appelée double peau), c'est à dire qu'elle est composée de deux couches distinctes appelées extrados 15 5 et intrados 6. Le dièdre de l'aile 1 est négatif. Un élément 10 rigide est fixé le long du bord d'attaque 3, indifféremment sur l'extrados 5 ou l'intrados 6 de la voilure, ce qui assure une bonne rigidité du dièdre de l'aile 1 de traction. De manière 20 préférée, cet élément rigide est un tube en fibre de verre, creux et de section ronde et constante. Mais tout élément allongé dont la rigidité en flexion est importante et dont le poids est faible peut convenir parfaitement à la présente invention, le carbone ou tout matériaux composite ainsi que l'aluminium apportent eux aussi leurs avantages, 25 mais ils sont plus complexes et plus chers à produire. De la même façon, changer la section ronde, creuse et constante de l'élément rigide par une autre forme apporterait beaucoup de contraintes de réalisation et n'améliorerait nullement les qualités de vol, néanmoins il est tout à fait possible d'obtenir des résultats très satisfaisants 30 avec d'autres choix de forme de sections. L'utilisation d'un boudin gonflable est lui aussi à éviter en raison de nombreux problèmes de fiabilité. A chaque extrémité 2a et 2b de l'aile 1, sont fixées des suspentes lla et llb qui permettent de diriger l'aile 1 de traction en 35 créant un déséquilibre des forces. La voilure comporte des nervures 7 dont les parties inférieures 9 sont connectées à l'intrados 6 et dont les parties supérieures 8 sont connectées à l'extrados 5, délimitant des caissons se gonflant en vol. -7- Ces nervures 7 sont ici caractérisées en ce qu'elles possèdent une partie inférieure 9 partiellement ou totalement concave, conférant en toutes circonstances une forme concave à l'intrados y compris dans le cas d'une suspente fixée à l'intrados, comme représenté à la figure 6. En fonction du type d'élément 10 rigide utilisé pour rigidifier la voilure, l'aile 1 peut comporter un lien 12 souple de rappel fixé entre deux points de retenue suffisamment espacés pour que l'ensemble élément 10 rigide et lien 12 souple de rappel, maintienne une forme archée au dièdre de l'aile 1 de traction. Sur le bord d'attaque 3, on trouve des suspentes 13 propres à supporter la charge de traction, permettant aussi de modifier l'angle d'incidence de l'aile 1, l'angle d'incidence étant directement en relation avec la gestion de la puissance de l'aile 1. Des suspentes 14 sont fixées sur le centre de la voilure, et assurent une modification de la forme des nervures 7 en vol lors d'une traction effectuée sur ces même points, les nervures 7 étant fixées à l'intrados 6 et à l'extrados 5, cette modification de la forme des nervures 7 entraîne une modification de la forme de la voilure, de sorte que l'aile 1 de traction s'adapte aux angles d'incidence. Cela apporte un confort de pilotage pour l'utilisateur tout en améliorant la stabilité. De manière préférée, au moins un orifice 15 est ménagé sur l'intrados 6 des caissons centraux, au voisinage du bord d'attaque 3, destiné à autoriser le gonflage des caissons et à maintenir l'aile 1 sous pression. Dans ce cas, des ouvertures sont prévues dans les nervures pour permettre à l'air de se répartir dans tous les caissons de l'aile afin de gonfler l'ensemble de la voile. Pour des ailes utilisées au-dessus de l'eau, cet (ces) 30 orifice(s) est (sont) avantageusement équipés de valve(s), pour éviter l'entrée de l'eau en cas de chute de l'aile. REVENDICATIONS 1. Aile (1) de traction d'une charge comprenant une voilure définie entre deux extrémités latérales (2a et 2b) reliées entre elles à l'avant par un bord d'attaque (3), et à l'arrière par un bord de fuite (4), comportant au moins une suspente (lla et llb) fixée au voisinage de chaque extrémité latérale (2a et 2b) propre à contrôler la direction de l'aile (1) de traction, la voilure étant formée totalement ou partiellement de deux surfaces de tissus distinctes formant l'extrados (5) et l'intrados (6) interconnectés grâce à une pluralité de nervures (7) dont les parties supérieures (8) sont connectées à l'extrados (5) et dont les parties inférieures (9) sont connectées à l'intrados (6), caractérisée en ce que la voilure comporte un élément (10) rigide fixé à proximité du bord d'attaque (3) et parallèlement à celui-ci destiné à maintenir un dièdre négatif à l'aile (1) de traction, et en ce que les parties inférieures (9) des nervures (7) d'au moins la partie centrale de la voilure sont partiellement ou totalement concaves. 2. Aile (1) de traction selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un lien (12) souple de rappel tendu entre deux points de retenue fixés au voisinage des extrémités latérales, ce lien (12) exerçant une force de rappel des points de retenue l'un vers l'autre propre à éviter des déformations du dièdre de l'aile (1) de traction. 3. Aile (1) de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une suspente (13) fixée au voisinage du bord d'attaque (3), propre à contrôler l'angle d'incidence de l'aile (1) de traction. 4. Aile (1) de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une suspente (14) fixée sur l'intrados (6), propre à modifier la forme des nervures (7) en vol. 5. Aile (1) de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un orifice (15) au voisinage du bord d'attaque (3) propre à gonfler la voilure.