Brevet FR2929723A1 — publié le 20091009

i La présente invention concerne un procédé pour la réduction exceptionnelle de la course d'envol d'un aéronef. On sait que la course d'envol d'un aéronef est définie par des paramètres tels que les performances et la masse dudit aéronef, l'état de ses pneumatiques et de la piste d'envol, etc... Ainsi, à un ensemble de valeurs de ces paramètres correspond une valeur de course d'envol déterminée. Or, il peut arriver que cette valeur de course d'envol déterminée ne puisse être respectée, par exemple parce que la piste d'envol est trop courte, la masse de l'aéronef est trop élevée, etc ..., ce qui interdirait le décollage dudit aéronef. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la réduction excep- tionnelle de la course d'envol d'un aéronef pourvu d'au moins un manche de pilotage, d'un train d'atterrissage principal, d'ailerons et de surfaces aérodynamiques mobiles de profondeur, course d'envol au cours de la-quelle ledit aéronef roule sur une piste d'envol en accélérant avec ledit train d'atterrissage principal comprimé par la masse dudit aéronef et par l'effet de sol et avec lesdits ailerons occupant une position partiellement braquée vers le bas pour rendre maximale la finesse dudit aéronef, est remarquable en ce que : û par basculement dudit manche de pilotage dans le sens à cabrer, on braque lesdites surfaces aérodynamiques de profondeur vers le haut pour conférer audit aéronef une assiette de valeur élevée proche de, mais inférieure à, l'assiette pour laquelle la queue de l'aéronef serait amenée à toucher ladite piste d'envol ; après ledit braquage vers le haut des surfaces aérodynamiques de profondeur apte à conférer audit aéronef ladite assiette de valeur élevée et alors que ledit train d'atterrissage principal est encore comprimé, on braque lesdits ailerons à fond vers le bas, de façon symétrique, à partir de leur position partiellement braquée vers le bas ; et dans cette position d'assiette de valeur élevée avec lesdits ailerons braqués à fond vers le bas, on poursuit l'accélération dudit aéronef jusqu'à l'envol de celui-ci. Ainsi, grâce à la présente invention, du fait de ce braquage à fond desdits ailerons vers le bas, on augrnente temporairement la portance de l'aéronef, qui se trouve alors à une assiette voisine de son assiette de toucher de queue, ce qui a pour conséquence de réduire la course d'envol de l'aéronef. Les surfaces aérodynamiques de profondeur utilisées dans ce pro-cédé peuvent être les gouvernes de profondeur et/ou un empennage horizontal stabilisateur réglable en inclinaison, généralement désigné par l'une ou l'autre des abréviations PHR (pour Plan Horizontal Réglable) ou THS (pour Trimmable Horizontal Stabiliser). De préférence, ledit braquage symétrique à fond vers le bas des-dits ailerons n'est autorisé qu'au-delà d'un seuil de basculement dudit manche de pilotage dans le sens à cabrer, ledit seuil de basculement étant au moins égal au basculement de décollage usuellement utilisé lors d'un décollage ordinaire. De même, avantageusement, ledit braquage symétrique à fond vers le bas desdits ailerons n'est autorisé qu'au-delà d'un seuil d'assiette cabrée, celui-ci étant au moins égal à la valeur maximale d'assiette impo- sée audit aéronef pour éviter un toucher de queue lors de la rotation d'un décollage ordinaire. Pour éviter de réduire les performances d'accélération de l'aéronef au début du décollage, il est nécessaire que le braquage à fond, vers le bas, desdits ailerons n'intervienne pas avant que l'assiette de l'aéronef soit proche de l'assiette de toucher de queue. De même, pour éviter de réduire les performances de montée de l'aéronef après son envol, il est avantageux que, après délestage dudit train d'atterrissage principal, lesdits ailerons soient ramenés de la position braquée à fond vers le bas à ladite 1 o position partiellement braquée vers le bas. Par ailleurs, on sait que les calculateurs de commande de vol des aéronefs ont à leur disposition des informations concernant le bascule-ment du manche de pilotage et l'assiette de l'aéronef. Il est donc intéressant d'implémenter le procédé selon l'invention dans lesdits calculateurs. 15 A cet effet, on peut : établir un critère de manche dont la valeur est 0 au-dessous dudit seuil de basculement du manche et dont la valeur croît de 0 à 1 entre ledit seuil de basculement et une valeur de basculement commandée proche de, mais inférieure au basculement: maximal à cabrer dudit manche ; 20 établir un critère d'assiette dont la valeur est 0 au-dessous dudit seuil d'assiette et dont la valeur croît de 0 à 1 entre ledit seuil d'assiette et une valeur d'assiette commandée correspondant à ladite valeur de basculement commandée et proche de, mais inférieure à ladite assiette de toucher de queue ; et 25 à partir de celui de ces deux critères qui est le plus grand, établir un critère de braquage d'ailerons qui croît uniformément de la valeur correspondant à la position partiellement braquée vers le bas à la valeur correspondant à la position braquée à fond vers le bas, lorsque ledit plus grand des deux critères passe de la valeur 0 à la valeur 1. Comme, de plus, lesdits calculateurs de commande de vol ont à leur disposition des informations relatives au fait que l'aéronef est ou non au sol, on peut avantageusement : établir un critère de sol qui prend la valeur 0 lorsque l'aéronef est en vol et la valeur 1 lorsque l'aéronef est au sol ; et multiplier, par ledit critère de sol, ledit plus grand des deux critères que sont le critère de manche et le critère d'assiette, avant d'établir ledit critère de braquage d'ailerons. Grâce aux dispositions qui précèdent, on peut ainsi aisément im- plémenter le procédé conforme à la présente invention dans ledit aéronef. L'invention concerne donc de plus un aéronef mettant en oeuvre ledit pro-cédé de l'invention. 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, en perspective du dessus et de l'arrière, un avion gros porteur pouvant mettre en oeuvre la présente invention. La figure 2 illustre, en vue latérale schématique, l'avion de la fi- gure 1 pendant une phase du procédé conforme à la présente invention. La figure 3 illustre, en trois phases successives I, II et III, le pro-cédé selon l'invention, la phase représentée sur la figure 2 correspondant à la phase II de la figure 3 et les phases I et II constituant la course d'envol dudit avion gros porteur. La figure 4 illustre schématiquement la position des ailerons dudit avion gros porteur pendant les phases I et III de la figure 3. La figure 5 illustre schématiquement la position des ailerons dudit avion gros porteur pendant la phase II de la figure 3. La figure 6 est le schéma synoptique de la mise en oeuvre du pro-cédé conforme à la présente invention. Les figures 7, 8 et 9 montrent respectivement trois critères utilisés dans le schéma synoptique de la figure 6. Sur les figures 1, 2 et 3, les volets, les becs, les gouvernes, les ailerons, l'empennage horizontal réglable, ainsi que les autres surfaces aérodynamiques mobiles de l'avion gros porteur, sont représentés en position rentrée pour des raisons de clarté des dessins. On comprendra aisé-ment qu'au cours des phases I, II et III de la figure 3, au moins certaines de ces surfaces sont au contraire en position déployée, bien que représen- tées en position rentrée. L'avion gros porteur AC, montré schématiquement par les figures 1 et 2, présente un axe longitudinal L.-L et comporte un fuselage 1 et deux ailes symétriques 2G et 2D. Lesdites ailes portent des moteurs 3 et une pluralité de becs de bord d'attaque 4G, 4D et de volets de bord de fuite 5G, 5D. De plus, à l'extrémité des ailes 2G, 2D se trouvent des ailerons 6G et 6D, respectivement. Comme le montrent schématiquement les figures 4 et 5, lesdits ailerons 6G et 6E) sont articulés en rotation à l'arrière desdites ailes 2G et 2D, respectivement, leur course de rotation a vers le bas pouvant prendre la valeur maximale am, comptée à partir de leur posi- tion pour laquelle ils se trouvent en prolongement de l'aile 2G ou 2D correspondante. A l'arrière du fuselage 1, l'avion AC comporte un empennage horizontal 7 réglable en inclinaison, comme cela est illustré par la double flè- che 8. Au bord arrière dudit empennage horizontal réglable 7, sont articulées des gouvernes de profondeur 9G, 9D respectivement, pouvant tourner par rapport audit empennage 7, comme cela est illustré par les doubles flèches 10. L'avion AC comporte de plus un train d'atterrissage principal 1 1, ainsi qu'un train avant 12. Sur la figure 3, on a illustré trois phases I, II et III du procédé conforme à la présente invention. Dans la phase I, l'avion AC roule sur la piste d'envol RW en accélérant en vue de son décollage. Pendant cette phase d'accélération I, les becs de bord d'attaque 4G, 4D et les volets de bord de fuite 5G, 5D sont déployés de façon usuelle (non représentée), l'empennage horizontal réglable 7 est incliné à cabrer et les gouvernes de profondeur 9G, 9D sont, 1 o par exemple, dans leur position prolongeant aérodynamiquement ledit empennage horizontal réglable 7. Dans cette configuration usuelle, l'ensemble dudit empennage horizontal réglable 7 et des gouvernes de profondeur 9G, 9D engendre une force aérodynamique à cabrer produisant un moment de tangage à cabrer pour l'avion AC, les configurations des 15 becs de bord d'attaque 4G, 4D et des volets de bord de fuite 5G, 5D per-mettant d'optimiser la finesse (rapport portance/traînée) de l'avion AC. Aussi, dans cette phase d'accélération I, les ailerons 6G, 6D sont égale-ment utilisés pour optimiser cette finesse et ils sont symétriquement braqués vers le bas, comme l'illustre la figure 4. A cet effet, ils occupent une 20 position partiellement braquée vers le bas, définie par une valeur aD de la course a, inférieure à la course maximale am. On comprendra aisément que si lesdits ailerons 6G, 6D étaient: braqués de la valeur maximale am, ils engendreraient une traînée importante, pénalisant les performances de l'avion AC lors de la phase I. Bien entendu, dans cette phase 25 d'accélération I, le train principal 1 1 de l'avion AC est comprimé par la masse de celui-ci et par l'effet de sol. Dans la phase II du procéclé conforme à la présente invention, (voir également la figure 2), le pilote de l'avion AC actionne les gouvernes de profondeur 9G, 9D et/ou l'empennage horizontal réglable 7 (de façon non représentée) pour que l'ensemble de ces gouvernes 9G, 9D et de cet empennage 7 engendre une force à cabrer et un moment de tangage à cabrer, aptes à conférer à l'avion AC une assiette commandée 9c de valeur élevée proche de l'assiette de toucher de queue (désignée par O sur la fi- gure 8) pour laquelle la queue de l'avion AC entrerait en contact avec la piste d'envol RW, l'assiette commandée 6c étant inférieure à l'assiette ATs de toucher de queue. Dans cette phase II, afin d'apporter un supplément de portance à l'avion AC et comme le montre la figure 5, les ailerons 6G, 6D sont braqués à fond vers le bas, de façon symétrique, à partir de leur position partiellement braquée vers le bas définie ci-dessus par la valeur aD de la course de rotation a. Les ailerons 6G, 6D prennent donc la position de braquage maximale vers le bas définie par la valeur am de la course a. Dans la position de la phase II, l'avion AC continue sa course d'accélération jusqu'à ce que se produise l'envol de ce dernier et le déles- tage complet du train principal 1 1, comme cela est représenté par la phase III de la figure 3. On comprendra aisément que le supplément de portance apporté par les ailerons 6G, 6D dans la phase II par leur braquage maximal am vers le bas (figure 5) facilite l'envol de l'avion AC et réduit la course d'envol de l'avion AC par rapport à la situation dans laquelle l'assiette de l'avion AC serait celle de la phase I avec lesdits ailerons 6G, 6D dans leur position partiellement braquée de la figure 4. On notera de plus que, pour faciliter la performance de montée de l'avion AC après la phase d'envol III, il est nécessaire de ramener les aile- rons 6G, 6D de leur position de braquage maximal vers le bas, définie par la valeur am, à leur position de braquage partielle vers le bas, définie par la valeur aD et correspondant à la finesse optimale. Ainsi, de ce qui précède, on voit que le braquage à fond vers le bas des ailerons 6G, 6D ne doit intervenir que pendant la phase II, c'est-à- dire lorsque l'avion AC est au sol et qu'il présente une forte assiette. Le schéma synoptique montré par la figure 6 permet de mettre en oeuvre le procédé de l'invention, tout en prenant en compte que, lors d'un décollage ordinaire, il est usuel : ù de positionner le manche de pilotage à une position prédéterminée à cabrer qui correspond à une fraction (3o, par exemple égale à 2/3, de la course maximale à cabrer pM dudit manche ; et ù d'imposer à l'avion une assiette maximale 0o pour éviter un toucher de queue lors de la rotation d'envol (cette assiette maximale 00 correspond par exemple à une distance de 3 pieds entre le point bas de la queue de l'avion et la piste d'envol RW). Dans le schéma synoptique de la figure 6, on a représenté : ù le manche de pilotage 14 de l'avion AC engendrant un signal représentatif de son angle de basculement à cabrer (3 ; ù un dispositif logique 15, recevant ledit signal p du manche 14 et le transformant en un critère de manche C(3 représenté sur la figure 7 : le critère C(3 est nul en deçà d'un seuil SI3 supérieur à la valeur t30 corres- pondant à ladite position prédéterminée d'un décollage ordinaire et croît de façon uniforme au-delà dudit seuil S(3 pour atteindre la valeur 1 à une valeur commandée Rc proche, mais inférieure, à la valeur maximale rM ; ù un détecteur d'assiette 16 (usuel à bord des aéronefs) engendrant un signal représentatif de l'assiette O de l'avion AC ; ù un dispositif logique 17, recevant ledit signal 0 du détecteur d'assiette 1 6 et le transformant en un critère d'assiette CO représenté sur la figure 8 : le critère CO est nul en deçà d'un seuil SO supérieur à ladite assiette maximale 0o et croît de façon uniforme au-delà dudit seuil SO pour at- teindre la valeur 1 à la forte valeur commandée Oc de l'assiette O correspondant à la valeur Rc du signal de manche (3, ladite valeur Oc étant proche, mais inférieure, à la valeur OTS correspondant au toucher de queue ; un voteur 18 qui reçoit les deux critères C(3 et CO et qui délivre à sa sortie celui des deux qui est le plus grand ; un multiplicateur 19 disposé à la sortie dudit voteur 18 ; un détecteur 20 apte à engendrer un signal nul si l'avion AC n'est pas au sol et un signal égal à 1 si l'avion AC est au sol (train principal corn-primé), la sortie du détecteur 20 étant reliée au multiplicateur 19, de sorte que ce dernier délivre à sa sortie le résultat de la multiplication du signal engendré par le voteur 18 par 0 ou par 1 ; et un dispositif logique 21, recevant le résultat de la multiplication effectuée par le multiplicateur 19 et le transformant en un critère de bra- 15 quage d'ailerons Ca, ledit critère étant égal à ladite valeur aD de bra- quage partiel (voir la figure 4) si la sortie du multiplicateur 19 est nulle et croissant de façon uniforme de la valeur aD à la valeur maximale am, si la sortie du multiplicateur 19 croît uniformément de 0 à 1. On remarquera que la logique illustrée par les figures 6 à 9 peut ai- 20 sément être implémentée dans les calculateurs de bord de l'avion AC, qui, de façon usuelle, disposent des informations concernant le braquage e du manche de pilotage 14, l'assiette O de l'avion AC et le fait que l'avion est au sol ou non. REVENDICATIONS1. Procédé pour la réduction exceptionnelle de la course d'envol d'un aéronef (AC) pourvu d'au moins un manche de pilotage (14), d'un train d'atterrissage principal (Il), d'ailerons (6G, 6D) et de surfaces aéro- dynamiques mobiles de profondeur (7, 9G, 9D), course d'envol au cours de laquelle ledit aéronef (AC) roule sur une piste d'envol (RW) en accélérant avec ledit train d'atterrissage principal (Il) comprimé par la masse dudit aéronef et par l'effet de sol et avec lesdits ailerons (6G, 6D) occupant une position (aD) partiellement braquée vers le bas pour rendre maximale la finesse dudit aéronef, caractérisé en ce que : par basculement dudit manche de pilotage (14) dans le sens à cabrer, on braque lesdites surfaces aérodynamiques de profondeur (7, 9G, 9D) vers le haut pour conférer audit aéronef une assiette de valeur élevée 15 (On) proche de, mais inférieure à, l'assiette (0Ts) pour laquelle la queue dudit aéronef serait amenée à toucher ladite piste d'envol (RW) ; après ledit braquage vers le haut des surfaces aérodynamiques de profondeur (7, 9G, 9D) apte à conférer audit aéronef ladite assiette de valeur élevée (Os) et alors que ledit train d'atterrissage principal (Il) est 20 encore comprimé, on braque lesdits ailerons (6G, 6D) à fond vers le bas (am), de façon symétrique, à partir de leur position (aD) partiellement braquée vers le bas ; et dans cette position d'assiette de valeur élevée (Os) avec lesdits ailerons (6G, 6D) braqués à fond vers le bas, on poursuit l'accélération dudit aé-25 ronef (AC) jusqu'à l'envol de celui-ci. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit braquage symétrique à fond vers le bas desdits ailerons (6G, 6D) n'est autorisé qu'au-delà d'un seuil de basculement (S(3) dudit manche (14) dans le sens à cabrer. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit seuil de basculement (S13) est au moins égal au basculement de décollage (I) usuellement utilisé lors d'un décollage ordi- naire. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, 1 o caractérisé en ce que ledit braquage symétrique à fond vers le bas desdits ailerons (6G, 6D) n'est autorisé qu'au-delà d'un seuil d'assiette cabrée (S8). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit seuil d'assiette cabrée (S9) est au moins égal à 15 la valeur maximale d'assiette (00) imposée audit aéronef pour éviter un toucher de queue lors de la rotation d'un décollage ordinaire. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, après délestage dudit train d'atterrissage principal (Il), lesdits ailerons (6G, 6D) sont ramenés de la position braquée à fond 20 vers le bas (am) à ladite position partiellement braquée vers le bas (ap). 7. Procédé selon les revendications 3 et 5, destiné à être implémenté dans les calculateurs de commande de vol dudit aéronef (AC) ayant à leur disposition des informations concernant le basculement ((3) dudit manche de pilotage (14) et l'assiette (0) dudit aéronef (AC), 25 caractérisé en ce que : on établit un critère de manche (C13) dont la valeur est 0 au-dessous dudit seuil de basculement (S13) et dont la valeur croît de 0 à 1 entre le-dit seuil de basculement (Sîi) et une valeur de basculement commandée ((Rc) proche, mais inférieure au basculement maximal à cabrer (RM) dudit manche ; on établit un critère d'assiette (CO) dont la valeur est 0 au-dessous du-dit seuil d'assiette (SO) et dont la valeur croît de 0 à 1 entre ledit seuil d'assiette (SO) et une valeur commandée d'assiette (Oc) proche, mais in- férieure à ladite assiette de toucher de queue (0TS) ; et à partir de celui de ces deux critères (Cf3, CO) qui est le plus grand, on établit un critère de braquage d'ailerons (Ca) qui croît uniformément de la valeur (aD) correspondant à la position partiellement braquée vers le bas à la valeur (am) correspondant à la position braquée à fond vers le bas, lorsque ledit plus grand critère passe de la valeur 0 à la valeur 1. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel lesdits calculateurs de commande de vol ont à leur disposition des informations relatives au fait que l'aéronef est ou non au sol, caractérisé en ce que : on établit un critère de sol qui prend la valeur 0 lorsque l'aéronef est en vol et la valeur 1 lorsque l'aéronef est au sol ; et on multiplie, par ledit critère de sol, ledit plus grand des deux critères que sont le critère de manche (C3) et le critère d'assiette (CO), avant d'établir ledit critère de braquage d'ailerons (Ca). 9. Aéronef, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.