Brevet FR2954270A1 — publié le 20110624

Aile d'avion à bord d'attaque mobile incorporant un volet de jonction avec le mât moteur La présente invention appartient au domaine des avions et plus particulièrement des ailes d'avion comportant un dispositif hypersustentateur mobile au bord d'attaque de l'aile et des moteurs fixés sous l'aile. De manière connue et fréquemment mise en oeuvre, de nombreux avions comportent une aile assurant la portance pendant le vol dont le bord d'attaque n'est pas perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'avion, c'est à dire la direction de l'écoulement aérodynamique en vol. Ce type d'aile, dit en flèche, est adapté à des avions relativement rapides en croisière pour lesquels des moyens d'augmentation de la portance, désignés de manière générique dispositifs hypersustentateurs, sont généralement utilisés pour les phases de vol à vitesses réduites, en particulier les phases de décollage et d'atterrissage. La performance de ces dispositifs hypersustentateurs pour augmenter la 15 portance maximale de l'aile est donc essentielle. Parmi les dispositifs hypersustentateurs existent entre autre des dispositifs de bord d'attaque comportant des éléments mobiles ou becs au niveau du bord d'attaque de l'aile et qui se déplace vers l'avant de l'aile lorsqu'ils sont déployés pour augmenter la portance maximale. 20 Un problème avec ce type de dispositifs hypersustentateurs est rencontré lorsque des réacteurs sont fixés sous l'aile au moyen d'un mât porteur. En effet, pour des raisons d'installation mécanique et de structures, les becs sont mobiles perpendiculairement au bord d'attaque de l'aile alors que les mâts réacteurs sont orientés pour des raisons aérodynamiques suivant la 25 direction de l'axe avion, c'est à dire une direction différant sensiblement de la valeur de la flèche (p du bord d'attaque de l'aile. Dans ce cas comme l'illustre la figure 1, il existe en position déplacée vers l'avant d'un bec 8 de l'aile 1 situé sur le côté extérieur du mât 6 d'un réacteur 7 un espace qui n'est pas occupé par le bec entre l'extrémité du bec situé du côté du mât et le la face externe 61 du mât. Ce problème est bien connu des concepteurs d'avion et présente l'inconvénient de perturber significativement l'écoulement aérodynamique de l'aile en conditions hypersustentées avec pour conséquences de limiter la portance maximale de l'aile à des valeurs réduites par rapport à une aile qui comporterait des becs continus au bord d'attaque. Une solution connue, décrite dans le brevet US 4637573, pour limiter les dimensions de l'espace non occupé par les becs et donc les effets de l'absence de becs dans la zone du mât consiste à déformer localement près du bord d'attaque de l'aile la géométrie du mât du réacteur de manière à orienter localement le mât sensiblement perpendiculaire au bord d'attaque. Cette solution efficace pour améliorer la portance, présente cependant l'inconvénient de provoquer une traînée parasite pendant la croisière et de nécessiter des mâts réacteurs de géométries différentes entre le côté gauche de l'aile et son côté droit. Une autre solution, décrite dans le brevet US 3744745, pour limiter les conséquences de la zone dépourvue de becs près du mât réacteur, consiste à provoquer l'apparition d'un tourbillon aérodynamique au niveau de la nacelle du réacteur au moyen d'ailettes de sorte que les tourbillons se propagent aux grandes incidences au-dessus de l'aile et par interaction avec l'écoulement aérodynamique général permet de restaurer une partie de la portance maximale recherchée. Cette solution a cependant l'inconvénient de générer également une 25 traînée parasite en croisière et d'autre part de modifier significativement l'écoulement aérodynamique sur l'aile. La présente invention a précisément pour objectif d'améliorer l'écoulement aérodynamique de l'aile à proximité de la jonction entre un mât de 30 moteur et l'aile lorsque des becs de bord d'attaques sont déployés. Ainsi une aile d'avion suivant l'invention comporte au moins un moteur fixé sous ladite aile, en général au moins un moteur de chaque coté de l'avion, par l'intermédiaire d'un mât, et comporte un dispositif de becs de bord d'attaque mobiles suivant une direction sensiblement perpendiculaire au bord d'attaque de l'aile, le bord d'attaque formant une flèche locale de bord d'attaque, d'angle (p par rapport à une direction perpendiculaire au plan vertical de symétrie de l'avion. En outre, du côté du mât pour lequel, du fait de la flèche locale, un point du bord d'attaque est d'autant plus en aval de l'écoulement aérodynamique en vol que le point est distant du mât, dit coté extérieur du mât, un bec de bord d'attaque extérieur comporte un élément principal mobile suivant une direction sensiblement perpendiculaire au bord d'attaque de l'aile et comporte un élément secondaire solidaire de l'élément principal et mobile par rapport à l'élément principal suivant une direction sensiblement parallèle au bord d'attaque entre au moins une position rentrée dans laquelle ledit élément secondaire est essentiellement à l'intérieur dudit élément principal et une position sortie dans laquelle ledit élément secondaire est en partie au moins extérieur audit élément principal. Ainsi la dimension de l'espace entre l'élément principal dans une position avancée et le coté extérieur du mât, espace résultant de la flèche locale du bord d'attaque et du déplacement de l'élément principal perpendiculairement au bord d'attaque, peut être contrôlé. Afin de ne pas interférer avec le mât ou d'autres structures lorsque l'élément principal est dans une position arrière correspondant à la position rentrée des becs, l'élément secondaire est placé à l'intérieur de l'élément principal du bec de bord d'attaque extérieur lorsque ledit élément principal est dans la position arrière dite becs rentrés. Pour diminuer autant que possible l'espace entre l'élément principal et le mât afin de limiter la discontinuité aérodynamique que provoquerait un tel espace, l'élément secondaire est placé de sorte à venir à proximité ou au contact du côté extérieur du mât lorsque l'élément principal du bec de bord d'attaque extérieur est dans une position avancée par rapport au bord d'attaque dans une position dite becs sortis. Pour assurer ce résultat quelle que soit la position intermédiaire des becs, au moins pour des positions stables en vol, entre la position becs rentrés et la position becs sortis, l'élément intermédiaire est placé pour chaque position intermédiaire de sorte à venir à proximité ou au contact du côté extérieur du mât. Dans un mode de réalisation, la position de l'élément intermédiaire est pilotée et l'élément intermédiaire est déplacé par un actionneur commandé. Dans un autre mode de réalisation, l'élément intermédiaire est déplacé lors du déplacement de l'élément principal par un dispositif de liaison mécanique, par exemple un ensemble de bielles et de guignols de renvois. Avantageusement des moyens élastiques, par exemple une bielle à ressort ou à gaz, agissent sur l'élément intermédiaire afin de maintenir cet élément intermédiaire à proximité ou au contact du côté extérieur du mât pour toutes les différentes positions de l'élément principal. Par ce moyen les tolérances de réglage des positions et les déformations 15 en vol des becs, du mât et de l'aile sont avantageusement compensées pour maintenir l'espace voulu entre le bec et le mât. La description détaillée d'exemples de réalisation de l'invention est faite en référence aux figures qui représentent schématiquement : 20 Figure 1 : déjà citée, une vue partielle d'une aile d'avion conventionnel, sous laquelle est fixé un moteur, avec des becs de bord d'attaque déployés ; Figure la : une section de l'aile dans un plan vertical au niveau du moteur ; 25 Figures 2a et 2b : des vues perspectives de la zone de jonction du mât de moteur et de l'aile avec les becs de bord d'attaque en position rétractée, figure 2a, et en position déployée, figure 2b ; 30 La présente description d'un mode préféré de réalisation de l'invention n'est donnée qu'à titre d'exemple non limitatif de réalisation de l'invention. En particulier la description considère la zone d'interaction entre un bec de bord d'attaque d'une aile en flèche vers l'arrière et un mât réacteur. L'homme du métier adaptera sans problème l'invention au cas des différents réacteurs d'un avion multi-moteurs et à différentes valeurs de flèche de bord d'attaque de l'aile, y compris le cas échéant d'une flèche négative. La partie avant suivant le sens de l'écoulement aérodynamique en vol 3 de l'aile 1 de la figure 1 détermine un bord d'attaque 4, généralement défini comme la ligne avant d'une forme en plan de l'aile telle qu'elle est présentée sur la figure 1. Le bord d'attaque 4 forme avec une perpendiculaire 5 à un plan de symétrie vertical 2 de l'avion un angle (p caractérisant une flèche de bord d'attaque. La valeur de la flèche de bord d'attaque est représentée constante sur la figure 1. Dans le cas où la flèche est variable en fonction de la position en envergure sur l'aile, la flèche considérée est une flèche locale de l'aile au point considéré du bord d'attaque. De manière conventionnelle, l'aile comporte au moins un réacteur 7 maintenu sous l'aile, et décalé vers l'avant de l'aile 1, par un mât 6 fixé d'une part à l'aile et d'autre part au réacteur. Le réacteur 7 est fixé à l'aile 1 à une position en envergure intermédiaire entre une emplanture 10 et une extrémité 11 (non visible sur la figure 1) de l'aile. Le mât 6 est un mât conventionnel de forme allongée sur une vue de dessus, orienté suivant le sens de l'écoulement aérodynamique 3. Les figures 2a et 2b illustrent des détails de la configuration des éléments 25 qui viennent d'être décrits, plus particulièrement dans la zone de la jonction du mât 6 avec l'aile 1 prés du bord d'attaque 4 de flèche locale (p. Sur la figure 2a des becs de bords d'attaque extérieur 8, situé du côté du mât 6 opposé au plan de symétrie vertical avion 2, et intérieur 9, situé du même côté du mât que le plan de symétrie vertical avion, sont représentés dans une 30 position dite rentrée, c'est à dire que dans cette position des becs, l'aile est sur le plan aérodynamique similaire à une aile dépourvue de becs de bord d'attaque. Sur la figure 2b, les becs de bord d'attaque extérieur 8 et intérieur 9 sont représentés dans une position déployée, également dite position sortie, position dans laquelle des éléments mobiles des becs sont déplacés par rapport à la position rentrée vers l'avant suivant le sens de vol mais, de manière connue, perpendiculairement au bord d'attaque comme visible sur la figure 1. Sur un côté du mât, dit côté extérieur 61, situé du côté du mât opposé au plan de symétrie vertical avion 2, le bec de bord d'attaque 8 comporte d'une part un élément principal extérieur 81 et d'autre part un élément secondaire extérieur 82, le dit élément secondaire extérieur étant agencé entre le mât 6 et l'élément principal extérieur 81 de sorte à assurer la continuité en envergure du bec extérieur 8 dans la zone à proximité du mât 6. Pour répondre au même souci de continuité, et pour les mêmes raisons aérodynamiques, le bec intérieur 9 et le mât 6 sont conformés de sorte que lorsque ledit bec intérieur est déplacé vers l'avant, ledit bec intérieur reste proche d'une paroi intérieure 62 du mât 6, voir au contact de ladite paroi intérieure. Suivant cette configuration, du fait de l'élément secondaire extérieur 82, la continuité aérodynamique, matérialisée sur la figure 2b par un trait discontinu 83, des becs de bord d'attaque est assurée de chaque côté du mât 6 et les inconvénients d'une discontinuité, c'est à dire une diminution sensible de la portance maximale de l'aile dans la configuration becs en position sortie, sont évités ou au moins fortement atténués. L'élément secondaire 82 du bec extérieur 8 est dans un mode de réalisation préféré un élément coulissant suivant une direction parallèle au bord d'attaque 4 et solidaire de l'élément principal 81. L'élément secondaire 82 à un profil, c'est à dire une forme géométrique extérieure suivant un plan perpendiculaire au bord d'attaque 4, voisin du profil de l'élément principal 81, de sorte que les deux éléments s'emboîtent sur une longueur correspondant au moins au déplacement nécessaire dudit élément secondaire pour occuper l'espace disponible entre l'élément principal 81 en position sortie et la face extérieure 61 du mât 6. Par exemple, comme il sera illustré de manière non limitative dans différents modes de réalisation proposés, les dimensions de l'élément secondaire 82 sont sensiblement inférieures à celles de l'élément principal 81 de sorte que ledit élément secondaire coulisse à l'intérieur dudit élément principal en tenant compte des épaisseurs des structures des différents éléments. Plus particulièrement, l'élément secondaire 82 coulisse suivant la 5 direction parallèle au bord d'attaque 4 entre au moins deux positions extrêmes opérationnelles : - une position escamotée dans laquelle l'élément secondaire 82 est rétracté dans l'élément principal 81 lorsque le bec 8 est en position rentrée ; 10 une position opérationnelle dans laquelle l'élément secondaire 82 fait saillie à l'extrémité de l'élément principal 81, en direction du mât 6, et se trouve proche de ou en appui sur la face externe 61 dudit mât lorsque le bec 8 est en position sortie, de telle sorte que l'espace entre la face externe 61 du mât et l'élément principal 81 du bec 15 externe 8 se trouve refermé. Avantageusement, à son extrémité du côté du mât 6, l'élément secondaire 82 est conformé pour épouser la forme du mât 6 sur sa face externe 61 dans une zone dite zone de contact, c'est à dire que ladite extrémité est principalement parallèle au plan vertical de symétrie avion et non pas dans un 20 plan perpendiculaire au bord d'attaque 4. On comprend que pour remplir les fonctions recherchées, la position escamotée de l'élément secondaire 82 est associé à la position rentrée du bec 8 et la position opérationnelle est associée à la position sortie du bec 8, ce qui détermine la longueur du déplacement de l'élément secondaire 82, et 25 indirectement la longueur dudit élément secondaire en prenant également en considération les exigences de résistance de la structure des éléments qui conduit généralement à des longueurs plus importantes pour assurer une raideur d'encastrement adaptée. Le cas échéant, l'élément secondaire 82 comporte également des 30 positions intermédiaires pour répondre au même problème et obtenir les mêmes résultats lorsque le bec extérieur 8 est placé dans une position intermédiaire entre la position rentrée et la position la sortie. Le déplacement de l'élément secondaire 82 est réalisé par tout moyen assurant le déplacement parallèle au bord d'attaque 4 dans l'élément principal 81. De manière non limitative, l'élément secondaire 82 est déplacé par l'un des dispositifs suivants, non illustrés, ou par une combinaison de tels dispositifs : un actionneur, avantageusement électrique mais non nécessairement, intégré dans l'élément principal 81 agit directement sur l'élément secondaire 82 pour asservir la position relative dudit élément secondaire par rapport audit élément principal en fonction de la position de l'élément principal par rapport à l'aile 1 ; un dispositif élastique, par exemple une bielle à gaz ou à ressort, sollicite en permanence l'élément secondaire 82 en direction du mât 6 de sorte que ledit élément secondaire reste en contact avec la face externe 61 du mât ; un ensemble de bielles et de renvois modifie la position de l'élément secondaire 82 par rapport à l'élément principal 81 en fonction de la position dudit élément principal par rapport à l'aile 1. L'invention permet donc d'assurer la continuité aérodynamique de l'aile d'un avion comportant des becs de bord d'attaque et des réacteurs fixés sous l'aile, pour toutes les positions des becs de bord d'attaque et ainsi d'assurer des performances aérodynamiques optimales à basse vitesse sans affecter les autres régimes aérodynamiques de l'avion. Revendications1 Aile (1) d'avion comportant au moins un moteur (7) fixés sous ladite aile par l'intermédiaire d'un mât (6), comportant un dispositif de becs de bord d'attaque (8, 9) mobiles suivant une direction sensiblement perpendiculaire au bord d'attaque (4) de ladite aile, ledit bord d'attaque formant localement un angle (p , dit flèche locale de bord d'attaque, avec une direction perpendiculaire à un plan vertical de symétrie de l'avion, caractérisé en ce que d'un côté du mât (6) pour lequel un point du bord d'attaque (4) est d'autant plus en aval de l'écoulement aérodynamique en vol (3) que le point est distant dudit mât, dit coté extérieur (61), un bec de bord d'attaque extérieur (8) comporte un élément principal (81) mobile suivant une direction sensiblement perpendiculaire au bord d'attaque (4) de l'aile et comporte un élément secondaire (82) solidaire de l'élément principal (81) et mobile par rapport audit élément principal suivant une direction sensiblement parallèle au bord d'attaque (4) entre au moins une position rentrée dans laquelle ledit élément secondaire est essentiellement à l'intérieur dudit élément principal et une position sortie dans laquelle ledit élément secondaire est en partie au moins extérieur audit élément principal. 2 ù Aile d'avion suivant la revendication 1 dans laquelle l'élément secondaire (82) est placé à l'intérieur de l'élément principal (81) du bec de bord d'attaque extérieur lorsque ledit élément principal est dans une position arrière dite becs rentrés. 3 Aile d'avion suivant la revendication 2 dans laquelle l'élément secondaire (82) est placé de sorte à venir à proximité ou au contact du côté extérieur (61) du mât (6) lorsque l'élément principal (81) du bec de bord d'attaque extérieur est dans une position avancée par rapport au bord d'attaque (4) dans une position dite becs sortis.4 ù Aile d'avion suivant la revendication 3 dans laquelle l'élément principal (81) comporte une ou plusieurs positions intermédiaires entre la position becs rentrés et la position becs sortis et dans laquelle l'élément intermédiaire (82) est placé pour chaque position intermédiaire de sorte à venir à proximité ou au contact du côté extérieur (61) du mât (6). 5 ù Aile d'avion suivant l'une des revendications précédentes dans laquelle l'élément intermédiaire (82) est déplacé par un actionneur commandé. 6 Aile d'avion suivant l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle l'élément intermédiaire (82) est déplacé lors du déplacement de l'élément principal (81) par un dispositif de liaison mécanique. 7 ù Aile d'avion suivant l'une des revendications précédentes dans laquelle l'élément intermédiaire (82) est maintenu à proximité ou au contact du côté extérieur (61) du mât (6) par des moyens élastiques.15