Brevet FR2929590A1 — publié le 20091009

La présente invention concerne un ensemble de surfaces aérodynamiques pour aéronef, ainsi qu'un aéronef comportant au moins un tel ensemble de surfaces aérodynamiques. On sait qu'une surface aérodynamique fixe d'un aéronef (telle qu'une aile, un empennage horizontal ou un empennage vertical) est pro--longée vers l'arrière par au moins un volet mobile (tel qu'un aileron, une gouverne de profondeur, une gouverne de direction, ...) apte à former une partie mobile de bord de fuite pour ladite surface aérodynamique. On sait de plus que de tels volets mobiles sont commandés par des actionneurs montés sur les surfaces aérodynamiques fixes. Bien en-tendu, lesdits actionneurs doivent être adaptés aux efforts qu'ils ont à développer pour mouvoir lesdits volets, ces efforts devant vaincre les forces aérodynamiques appliquées sur lesdits volets. Ces derniers étant rotatifs, ces forces aérodynamiques engendrent, par rapport à la charnière desdits volets, un moment résistant, généralement appelé "moment de charnière". Toutefois, lesdits actionneurs étant des pièces massives, il convient de les dimensionner au plus juste afin de limiter la masse de l'aéronef, ce qui impose une connaissance précise du moment de charnière. Par ailleurs, dans le développement d'un programme de nouvel aéronef, lesdits actionneurs doivent être définis très tôt, car leur propre développement est long. C)r, les moments de charnière d'un aéronef en développement, non seulement sont difficiles à prédire avec une exactitude suffisante pour dimensionner les actionneurs de façon optimale, mais en- core varient fortement en fonction des évolutions de géométrie de l'aéronef en cours de développement. Aussi, dans la pratique, on ménage des marges de sécurité pour le dimensionnement desdits actionneurs, afin de garantir le fonctionnement des volets, malgré des incertitudes de prédiction et les possibles variations de géométrie. Par suite, le dimensionnement des actionneurs est toujours excessif. L'objet de la présente invention est donc de permettre de : diminuer la valeur des moments de charnière, entraînant une limitation de la taille des actionneurs ; et adapter les moments de charnière à la capacité des actionneurs, ce qui 10 garantit le fonctionnement des volets même en cas d'évolution de ni- veau de moment de charnière. On remarquera que, pour tenter de remédier aux inconvénients précités, on a déjà proposé d'agencer, sur des gouvernes, des volets ex-ternes de compensation de bord de fuite, agissant par modification de 15 forme desdites gouvernes. De tels volets externes de compensation dégradent les performances aérodynamiques de l'aéronef par augmentation de la traînée. De plus, la compensation qu'ils procurent doit être ajustée en permanence en fonction de la phase de vol ou du braquage des gouvernes. 20 Par ailleurs, ces volets externes de compensation sont localisés au bord de fuite des gouvernes et apportent donc un supplément de masse rendant lesdites gouvernes sensibles au flottement aérostatique. La présente invention remédie à de tels inconvénients. A cette fin, selon l'invention, l'ensemble de surfaces aérodynami-25 ques pour aéronef comportant au moins : û une surface aérodynarnique fixe, délimitée par deux parois externes qui, à l'arrière, convergent l'une vers l'autre et entre lesquelles est disposé un longeron, lesdites parois externes et ledit longeron délimitant un caisson ouvert vers l'arrière et s'étendant dans la direction générale de l'envergure de ladite surface aérodynamique fixe ; - un volet mobile, dont la partie avant est articulée autour d'un axe de rotation par rapport à ladite surface aérodynamique fixe et qui prolonge lesdites parois externes en formant une partie mobile de bord de fuite pour ladite surface aérodynamique fixe ; et û des moyens d'actionnement, logés dans ledit caisson et aptes à actionner ledit volet mobile en rotation, est remarquable en ce que : û dans la partie dudit caisson libre desdits moyens d'actionnement et à l'opposé dudit volet par rapport audit axe de rotation, est disposée une palette qui est solidaire en rotation dudit volet et qui s'étend dans la di-rection générale de l'envergure de ladite surface aérodynamique fixe, ladite palette partageant ledit caisson en deux chambres au moins sen- siblement isolées l'une de l'autre et comportant chacune une desdites parois externes ; et chaque chambre est en communication de pression avec l'écoulement aérodynamique sur la paroi externe correspondante dudit caisson. Ainsi, ladite palette est soumise au même différentiel de pression que celui qui s'applique audit volet, mais elle est disposée à l'opposé de ce dernier par rapport à l'axe de rotation. Il en résulte qu'elle engendre un moment antagoniste s'opposant au moment de charnière, ce qui diminue d'autant celui-ci. De plus, par ajustement de la taille de ladite palette, on peut adapter le moment antagoniste à toute valeur désirée. On remarquera que, contrairement à la technique antérieure rap- pelée ci-dessus, la présente invention : û n'influe pas sur les formes externes de l'aéronef, ni sur les performances de celui-ci ; procure une compensation directement proportionnelle aux efforts aérodynamiques engendrant le moment de charnière, c'est-à-dire qu'elle est autoadaptative ; concentre l'apport de masse en avant de l'axe d'articulation du volet, 5 ce qui favorise l'équilibrage statique de celui-ci et participe à l'atténuation du flottement. La communication de pression peut être obtenue en prévoyant au moins une prise de pression sur les parois externes dudit volet mobile et en reliant ladite prise de pression à la chambre correspondante par 10 l'intermédiaire d'un conduit agencé dans ledit volet mobile. Ces prises de pression peuvent être réparties le long de la corde du volet. Leur localisation et leur nombre sont déterminés de façon que, quel que soit l'emplacement où apparaît une variation de pression de nature à faire évoluer le moment de charnière, cette variation est transmise à la 15 chambre correspondante. Eventuellement, on peut prévoir des clapets anti-retour tarables dans lesdits conduits, afin de régler au mieux le différentiel de pression appliqué à ladite palette. De plus, chaque chambre du caisson peut être en communication de pression avec l'écoulement aérodynamique sur la paroi externe corres- 20 pondante dudit caisson par l'intermédiaire de la fente existant par construction entre la partie arrière de ladite surface aérodynamique fixe et ledit volet mobile. Ainsi, il règne de part et d'autre de la palette un différentiel de pression, proportionnel à celui qui règne entre les parois externes du volet. 25 Ce différentiel de pression entraîne la création d'un moment de charnière antagoniste de celui du volet. II y a donc une atténuation globale de l'effort que doit créer l'actionneur et le niveau d'atténuation est aisément évalué, puisqu'il est directement proportionnel : ù au rapport des surfaces entre la palette et le volet, et û à l'éventuelle tare du dispositif pilotant le différentiel de pression. Afin d'assurer un isolement relatif de pression entre les deux chambres du caisson tout en assurant la libre rotation de l'ensemble volet--palette autour dudit axe de rotation, il est avantageux : que le bord avant de ladite palette soit rectiligne et parallèle audit axe de rotation du volet, que la face dudit longeron dirigée vers ledit volet soit cylindrique autour dudit axe de rotation dudit volet et que ledit bord avant de la palette soit en contact étanche glissant avec ladite face cylindrique ; et que les bords latéraux de ladite palette soient rectilignes et orthogonaux audit axe de rotation dudit volet, que ledit caisson comporte des cloisons planes orthogonales audit axe de rotation et que lesdits bords latéraux de la palette soient en contact étanche glissant avec de telles cloisons planes. La présente invention concerne également un aéronef comportant au moins un ensemble de surfaces aérodynamiques tel que spécifié ci-dessus. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques 20 désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue de dessus schématique et partielle, avec arrachement, de ia partie arrière d'une surface aérodynamique fixe pour-vue d'un volet mobile, ce dernier comportant une palette conformément aux dispositions de la présente invention. 25 Les figures 2 et 3 sont des coupes schématiques, respectivement selon les lignes II-II et III-III de la figure 1. Dans l'exemple de mise en oeuvre de l'invention, illustré par les figures 1 à 3, on a représenté la partie arrière d'une surface aérodynamique fixe 1, qui peut être une aile ou un empennage horizontal, et un volet mo- bile 2, qui peut être une gouverne de roulis (aileron) ou une gouverne de profondeur. On comprendra, à la lecture de ce qui va suivre, que la réalisation des figures 1 à 3 n'est qu'un exemple et que la présente invention peut s'appliquer mutatis mutandis à un autre type de surface aérodynami- que et de volet mobile, par exemple à un empennage vertical et à sa gou- verne de direction. La partie arrière de la surface aérodynamique 1 fixe est délimitée par des parois externes 3 et 4, qui convergent l'une vers l'autre vers l'arrière et entre lesquelles est disposé un longeron 5. Dans l'exemple re-• présenté, les parois externes 3 et 4 correspondent respectivement à l'extrados et à l'intrados de ladite surface aérodynamique fixe. Les parois externes 3 et 4 et le longeron 5 délimitent un caisson 6 ouvert vers l'arrière et s'étendant dans la direction générale de l'envergure E de ladite surface aérodynamique fixe. Par sa partie avant, le volet mobile 2 est articulé en rotation autour d'un axe de rotation X-X par rapport à ladite partie arrière de la surface aérodynamique fixe 1, l'axe X-X ayant la direction générale de l'envergure E. Le volet rnobile 2 comporte une paroi externe 7 et une paroi ex- terne 8, qui prolongent respectivement les parois externes 3 et 4 de ladite partie arrière 1 de la surface aérodynamique fixe. Les parois externes 7 et 8 convergent l'une vers l'autre pour former un bord de fuite 9. Ce bord de fuite 9 du volet 2 forme donc une partie mobile de bord de fuite pour la-dite surface aérodynamique fixe 1 . A l'intérieur du caisson 6 sont logés des moyens d'actionnement 10, articulés en 1 1 audit volet 2 et aptes à faire tourner celui-ci autour de l'axe X-X comme cela est symbolisé sur la figure 2 par les doubles flèches 12, 13 et par les positions pointillées dudit volet 2. La partie 6.10 du caisson 6 dans laquelle se trouvent les moyens d'actionnement 10 est délimitée par une des cloisons planes 14, orthogonales à l'axe de rotation X-X, prévues à l'intérieur dudit caisson 6. Par ailleurs, la face 15 de la partie du longeron 5 se trouvant en regard du volet 2 et disposée dans la partie 6.16 du caisson 6, extérieure à la partie 6.10 de ce dernier, est cylindrique autour de l'axe de rotation X-X. Dans ladite partie 6.16 du caisson 6 est disposée une palette 16 solidaire de la partie avant dudit volet 2, pour être solidaire de celui-ci en rotation. La palette 16 se trouve à l'opposé du volet 2 par rapport à l'axe de rotation X-X et s'étend dans la direction générale de l'envergure E de ladite surface aérodynamique fixe. La palette 16 présente une forme au moins approximativement rectangulaire et ses bords latéraux rectilignes 17 (orthogonaux à l'axe X-X) se trouvent, de façon non représentée, en contact étanche glissant avec des parois planes 14 respectives. De plus, le bord avant 18 de la palette 16 (rectiligne et parallèle à l'axe X-X) se trouve également en contact étanche glissant (de façon non représentée) avec la face cylindrique 15 du longeron 5. Ainsi, la palette 16 sépare la partie 6.16 du caisson 6 en deux chambres 6.16E et 6.16I, qui sont sensiblement isolées l'une de l'autre et qui le restent lorsque le volet 2 tourne autour de son axe de rotation X-X, alors que leurs volumes varient en sens inverse du fait de la rotation concomitante de ladite palette 16. La chambre 6.16E se trouve du côté des parois externes 3 et 7 et est en communication de pression avec l'écoulement aérodynamique 19 s'écoulant sur ces parois externes, grâce à la fente 20 séparant lesdites parois externes 3 et 7. Une ou plusieurs prises de pression 21 peuvent être de plus prévues dans la paroi externe 7 du volet 2, des conduits 22 étant pratiqués dans ledit volet pour mettre la chambre 6.16E en relation avec chacune lesdites prises de pression 21. Ainsi, sur la face 16.3 de la palette 16 dirigée vers la paroi externe 3 s'applique la même pression que sur la paroi externe 7 du volet 2. La chambre 6.16I se trouve du côté des parois externes 4 et 8 et est en communication de pression avec l'écoulement aérodynamique 23 s'écoulant sur ces parois externes, grâce à la fente 24 séparant lesdites parois externes 4 et 8. Une ou plusieurs prises de pression 25 peuvent être de plus prévues dans la paroi externe 8 du volet 2, un conduit 26 étant pratiqué dans ledit volet pour mettre la chambre 6.16I en relation avec chacune desdites prises de pression 25. Ainsi, sur la face 16.4 de la palette 16 dirigée vers la paroi externe 4 s'applique la même pression que sur la paroi externe 8 du volet 2. Des clapets anti-retour tarables 27 et 28 peuvent être respective-ment prévus dans les conduits 22 et 26, afin de régler au mieux le différentiel de pression appliqué à ladite palette 16. A l'aide de ce qui vient d'être décrit, on conçoit donc aisément que la palette 16 et le volet 2 sont soumis au même différentiel de pression et engendrent des moments opposés autour de l'axe X-X. Par suite, l'effort que doivent fournir les moyens d'actionnement 10 pour faire tourner le volet 2 est réduit et la valeur du moment antagoniste engendré par la palette 16 peut être ajustée en faisant varier la sur-face de celle-ci. REVENDICATIONS1. Ensemble de surfaces aérodynamiques pour aéronef, comportant au moins : û une surface aérodynamique fixe (1), délimitée par deux parois externes (3, 4) qui, à l'arrière, convergent l'une vers l'autre et entre lesquelles est disposé un longeron (5), lesdites parois externes (3, 4) et ledit longeron (5) délimitant un caisson (6) ouvert vers l'arrière et s'étendant dans la direction générale de l'envergure (E) de ladite surface aérodynamique fixe : un volet mobile (2), dont la partie avant est articulée autour d'un axe de rotation (X-X) par rapport à ladite surface aérodynamique fixe (1) et qui prolonge lesdites parois externes (3, 4) en formant une partie mobile de bord de fuite (9) pour ladite surface aérodynamique fixe ; et des moyens d'actionnement (10), logés dans ledit caisson (6) et aptes à actionner ledit volet mobile (2) en rotation, caractérisé en ce que : û dans la partie (6.16) dudit caisson (6) libre desdits moyens d'actionnement (10) et à l'opposé dudit volet (2) par rapport audit axe de rotation (X-X), est disposée une palette (16) qui est solidaire en rota- tion dudit volet (2) et qui s'étend dans la direction générale de l'envergure (E) de ladite surface aérodynamique fixe, ladite palette (16) partageant ledit caisson en deux chambres (6.16E, 6.16I) au moins sensiblement isolées l'une de l'autre et comportant chacune une desdites parois externes (3, 4) ; et û chaque chambre (6.16E, 6.16I) est en communication de pression avec l'écoulement aérodynamique (19, 23) sur la paroi externe correspondante (3, 4) dudit caisson (6). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chambre (6.16E, 6.16I) est en communication de pression avec l'écoulement aérodynamique (19, 23) sur la paroi externe correspondante (3, 4) dudit caisson (6) par l'intermédiaire de la fente (20, 24) existant entre la partie arrière de ladite surface aérodynamique fixe (1) et ledit volet mobile (2). 3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une prise de pression est prévue sur lesdites parois externes (7, 8) dudit volet mobile (2) et en ce que ladite prise de pression est reliée à ladite chambre (6.16E, 6.16I) correspondante par l'intermédiaire d'un conduit (22, 26) agencé dans ledit volet mobile (2). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que des clapets anti-retour tarables (27, 28) sont prévus dans lesdits conduits (22, 26). 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bord avant (18) de ladite palette (16) est rectiligne et parallèle audit axe de rotation (X-X) du volet (2), en ce que la face (15) dudit longeron (5) dirigée vers ledit volet (2) est cylindrique autour dudit axe de rotation (X-X) dudit volet (2) et en ce que ledit bord avant (18) est en contact étanche glissant avec ladite face cylindrique (15). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bords latéraux (17) de ladite palette (16) sont rectilignes et orthogonaux audit axe de rotation (X-X) dudit volet (2), en ce que ledit caisson (6) comportent des cloisons planes (14) orthogonales audit axe de rotation (X-X) et en ce que lesdits bords latéraux (17) sont en contact étanche glissant avec de telles cloisons planes (14). 7. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ensemble de surfaces aérodynamiques tel que celui spécifié sous l'une des revendications 1 à 6.