Brevet FR3148416A1 — publié le 20241108

Profil de voile (1) d’aéronef, reliant l’intrados (15) et l’extrados (13) de la voile (1) pour la séparation de la voile (1) en cellules, caractérisé en ce qu’il comporte un feuillet souple, formant support, découpé selon une forme profilée donnant la section de la voile (1) lorsqu’elle est déployée, au moins un fil de renfort fixé au moins par points au feuillet souple, le fil de renfort s’étendant entre la zone de connexion du profil (17) à l’extrados (13) et la zone de connexion du profil (17) à l’intrados (15), de manière que le fil de renfort oppose sa résistance en traction aux contraintes s’exerçant entre l’intrados (15) et l’extrados (13) lors du vol de l’aéronef. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 PROFIL DE VOILE D’AERONEF ET PROCEDE DE FABRICATION DU PROFIL Domaine de l’invention L’invention se rapporte au domaine des voiles d’aéronefs de type parachute ou parapente, et en particulier à la manière d’assembler et de structurer lesdites voiles. Art antérieur On connaît pour les aéronefs de type parapente des voiles comportant un intrados, un extrados, et des profils reliant à intervalle régulier l’intrados à l’extrados, formant ainsi des cellules longitudinales sensiblement parallèles. Les profils sont des morceaux de tissu découpés, disposés longitudinalement et principalement verticalement dans la structure de la voile. Lorsque l’aéronef est en vol, l’intrados et l’extrados forment les surfaces inférieures et supérieures de l’aile que forme la voile, et les profils retiennent l’intrados et l’extrados, et leur forme donne à la voile sa section longitudinale verticale, dans le plan du profil. Les profils sont soumis à des contraintes potentiellement importantes lors du vol, et leur solidité ainsi que la solidité de leur rattachement à l’intrados et à l’extrados sont donc cruciales pour la sécurité de l’utilisateur. Le tissu des profils est notamment à base de fils synthétiques en matériau polymère tissés, avec des fils de chaîne et de trame sensiblement à angle droit. La section longitudinale de la voile étant courbée, avec des forces de contrainte principalement orthogonales à la surface locale, et dont l’orientation varie continument le long du profil. Ainsi, les contraintes sont, dans le cas d’un profil découpé dans un pan de tissu tissé, orientées avec une certaine inclinaison par rapport aux fils de chaîne et trame. Or les tissus sont les plus solides selon les directions des fils, de chaîne ou trame, et sont plus déformables pour des forces s’exerçant selon une direction diagonale (« biais » du tissu). Ainsi, selon cet art antérieur les profils sont obtenus par découpage dans un tissu, avec par exemple des trous découpés pour permettre la circulation d’air entre les cellules de la voile. Avec cet art antérieur, au moins une partie du profil subit des contraintes avec des forces selon son biais. On connaît en alternative des profils constitués de bandes ou doigts de tissu disposés et orientés de sorte que leurs fils de chaîne ou de trame sont alignés avec l’axe attendu des contraintes et fixés séparément par exemple par couture à l’intrados et l’extrados. Chacun des profils comporte alors une pluralité de ces bandes ou doigts, qui doivent être orientés correctement et cousus à l’intrados et l’extrados. L’assemblage de la voile est en conséquence complexe et coûteux. Les tissus de voile d’aéronef sont en outre des tissus relativement chers, du fait des exigences importantes auxquelles ils doivent répondre : solidité, déformabilité, légèreté. Les profils en bandes découpées, en plus des nombreuses étapes d’orientation et découpe nécessaires à leur mise en place, engendrent en outre une quantité importante de chutes de tissu. Ces chutes ajoutent au coût de production de la voile. Il existe donc un besoin pour des profils de voile d’aéronef qui soient à la fois : solides, peu coûteux à produire et donnant une voile facile à assembler. Résumé de l’invention Afin de répondre au problème technique précédemment mentionné, l’invention propose profil de voile d’aéronef, reliant l’intrados et l’extrados de la voile pour la séparation de cellules de la voile, caractérisé en ce qu’il comporte un feuillet souple, formant support, découpé selon une forme profilée donnant la section de la voile lorsqu’elle est déployée au moins un fil de renfort fixé au moins par points au feuillet souple, le fil s’étendant entre la zone de connexion du profil à l’extrados et la zone de connexion du profil à l’intrados, de manière que le fil oppose sa résistance en traction aux contraintes s’exerçant entre l’intrados et l’extrados lors du vol de l’aéronef. Les profils ainsi obtenus sont solides du fait du fil, dont la résistance en traction peut être importante, et constitués d’une seule pièce et faciles à disposer lors de l’assemblage, car portés par le support en feuillet souple et se présentant d’une seule pièce. Le fil peut être orienté selon les axes des contraintes attendues pour une solidité accrue. Le profil selon l’invention peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. Le feuillet souple peut être en textile non tissé, en matériau polymérique, en particulier en polyamide ou en polytéréphtalate d’éthylène. Le feuillet souple peut être réalisé en matériau poreux ou percé pour permettre le passage de l’air entre des cellules voisines de la voile, de manière à équilibrer la pression d’air entre lesdites cellules. Le fil de renfort est avantageusement un fil en polyéthylène de masse molaire très élevée. Le profil peut comporter au moins un fil de renfort disposé en éventail avec des boucles à la pointe dudit éventail, situées à proximité de la zone de connexion du profil à l’intrados, les boucles formant attache pour une suspente de la voile. Le profil peut comporter au moins un fil formé de segments consécutifs formant des zigzag ou des crénelures le long de la totalité du profil. Le profil peut comporter un jonc formant contour d’une partie avant du profil, attaché au feuillet souple, formant un bord d’attaque de la voile lors du vol. Le profil peut comporter : - une première couche de feuillet souple, - des fils de renfort disposés sur une face de la première couche de feuillet souple, - une deuxième couche de feuillet souple, recouvrant les fils de renfort collés. Le profil avec deux couches de feuillet souple peut comporter en outre un jonc, formant contour d’une partie avant du profil afin de la rigidifier, disposé entre les deux feuillets souples. Ce jonc peut être cousu sur le feuillet souple, ou pris en sandwich entre deux feuillets souples associés par collage ou analogue, le cas échéant. Les fils peuvent être repiqués l’un avec l’autre en traversant le feuillet souple pour former des points de fixation desdits fils. L’invention se rapporte aussi à l’aéronef à voile associé, caractérisé en ce que sa voile comporte des profils, dont au moins un selon l’une des revendications précédentes. L’invention se rapporte aussi au procédé de fabrication d’un profil de voile caractérisé en ce qu’il comporte les étapes : - définition du contour du profil sur un feuillet souple, - fixation sur ledit feuillet de fils s’étendant entre deux régions du contour du profil - découpe dudit support selon le contour dudit profil de voile d’aéronef. D’autres caractéristiques et avantages du profil et de son procédé d’obtention seront apparents à la lecture de la description des figures ci-après. Les modes de réalisation représentés sont donnés à titre d’exemple illustratif et non limitatif. D’autres modes de réalisation peuvent aisément être obtenus par variations et combinaison des modes de réalisation représentés. Brève description des figures est une représentation schématique d’un aéronef à voile de type parapente en vol. est une représentation schématique en éclaté d’une voile pourvue de profils. est une représentation schématique en vue latérale d’un profil de voile selon un aspect de l’invention. est une représentation schématique en vue latérale d’un profil de voile selon un second aspect de l’invention, est une représentation schématique en vue latérale d’un profil de voile selon un troisième aspect de l’invention, , , et illustrent le procédé d’obtention d’un profil de voile tel que précédemment mentionné. illustre un mode de réalisation de profil avec plusieurs fils de renfort. illustre un autre procédé pour l’obtention du profil de voile avec plusieurs fils de renfort. Description détaillée des figures Comme illustré à la , le parapente 100 comporte essentiellement une voile 1, à laquelle sont reliées des suspentes 3, et une sellette 5 située sous la voile 1 et reliée à celle-ci par les suspentes 3. La voile 1 est une voile souple en forme d’aile courbe, présentant un bord d’attaque L à l’avant et un bord de fuite T à l’arrière. L’utilisateur U est assis dans la sellette 5, et pilote le parapente 100 en tirant sur certaines suspentes 3, ce qui modifie la forme et le comportement de la voile 1. La sellette 5 est ici une sellette 5 profilée, rigide ou semi rigide, englobant les jambes et au moins le bassin de l’utilisateur U. La voile 1 est divisée en cellules 11, qui s’étendent longitudinalement et parallèlement les unes aux autres. La est une représentation schématique en éclaté d’une voile 1. La voile 1 comporte essentiellement une bande de tissu formant l’extrados 13, une bande de tissu formant l’intrados 15, et une pluralité de profils 17. Les profils 17 ont une forme de goutte ou de virgule, avec une partie renflée à l’avant, et une partie effilée à l’arrière, et structurent la voile 1 lorsqu’ils sont cousus aux bandes formant l’extrados 13 et l’intrados 15. Les cellules 11 sont ainsi séparées par les profils 17 une fois la voile 1 assemblée. D’autres éléments structurels supplémentaires peuvent être utilisés, par exemple des diagonales, reliant deux coins opposés d’une cellule 11 en diagonale. Des traverses peuvent aussi relier deux profils 17 voisins, formant avec ceux-ci un H. Les diagonales et traverses peuvent être réalisées de la manière développée ci-après en relation avec les profils 17. La est une représentation schématique d’un profil 17. Le profil 17 comporte un support découpé dans un feuillet souple 7, présentant une forme correspondant à la section à donner à la voile 11 lorsqu’elle est gonflée. Le feuillet souple 7 est par exemple un feuillet de textile non tissé ou bien en matériau polymérique, en particulier en polytéréphtalate d’éthylène. Notamment, le feuillet souple 7 n’a pas à être en toile en Kevlar ® ou polyéthylène de masse molaire très élevée (« Dyneema ® ») avec une trame antidéchirure (« ripstop ») comme le reste de la voile 1, ou bien un autre matériau équivalent communément utilisé dans la conception des voiles 1 : polyamide ou polyester tissé, tissé multidirectionnel etc. Le feuillet souple 7 est avantageusement en matériaux poreux, afin de permettre une circulation d’air entre des cellules 11 voisines, séparées par le profil 17. Ainsi, la pression d’air peut s’équilibrer entre les différentes cellules 11, ce qui améliore le gonflement et le comportement dynamique de la voile 1. En alternative ou en complément, le feuillet souple 7 peut être percé pour permettre un meilleur équilibrage de la pression. Le profil 17 est, une fois la voile 1 assemblée, cousu du point d’arrêt (intersection du profil 17 et du bord d’attaque L) au bord de fuite T à l’extrados 13 sur sa portion supérieure, et à l’intrados 15 sur sa portion inférieure. Des lignes pointillées délimitent en une zone de connexion périphérique qui sera en prise par couture avec les bandes formant intrados 15 et extrados 13, définissant ainsi une zone de connexion à l’extrados 13 sur la partie supérieure, et une zone de connexion à l’intrados 15 sur la partie inférieure. À l’avant du profil 17 est attaché un jonc 9 contraint élastiquement, qui rigidifie le bord d’attaque L et lui donne sa forme. Le profil 17 est de type « nez de requin » (sharknose en anglais), avec un retrait au niveau du bord d’attaque L où se crée une surpression qui améliore la rigidité et le comportement dynamique de la voile. Des voiles 1 avec une telle forme sont par exemple décrites dans le document FR2972422. D’autres formes de jonc 9 sont bien sûr possibles, tout comme une absence de jonc 9. Le jonc 9 est notamment obtenu par repli en boucle d’un jonc initialement droit, les deux extrémités libres de la boucle se croisant vers l’intérieur de la boucle. Le jonc 9 est par exemple collé au feuillet souple 7 ou bien cousu à celui-ci. Un fil de renfort 10 est fixé par points au feuillet souple 7, et relie par des segments droits à intervalles réguliers la zone de connexion à l’extrados 13 et la zone de connexion à l’intrados 15. Le fil de renfort 10 est par exemple un fil en polyéthylène de masse molaire très élevée, gainé pour résister au rayonnement ultraviolet, par exemple par enduction enzymatique. Le fil de renfort 10 est par exemple cousu par des points relativement écartés (plusieurs centimètres) au feuillet souple 7, ou bien collé au moins par points sur ledit feuillet souple 7. Selon un mode de réalisation particulier, deux fils de renfort 10, disposés sur les faces opposées du feuillet souple 7 sont prévus, et sont repiqués l’un avec l’autre en traversant le feuillet souple 7 pour venir en prise mutuelle en traversant ledit feuillet souple 7 à intervalles réguliers. En reliant la zone de connexion à l’extrados 13 et la zone de connexion à l’intrados 15, le fil de renfort 10 oppose sa résistance en traction aux contraintes s’exerçant entre l’intrados 15 et l’extrados 13 lors du vol. Le diamètre du fil de renfort 13 peut notamment être plus important que le diamètre des fils utilisés pour tisser la toile utilisée dans les voiles 1 de facture classique, car ledit fil n’étant pas tissé, la contrainte de poids est bien inférieure pour le fil de renfort 10 dont seule une longueur relativement faible est utilisée par rapport aux longueurs de fils de trame et de chaîne dans un tissu. En , le fil de renfort 10 est disposé en zigzag et continu, avec des pointes situées dans les zones de connexion à l’extrados 13 et l’intrados 15. Lors de la couture du profil 17 à l’extrados 13 ou l’intrados 15, un point de couture est avantageusement situé au niveau de chacune des pointes, de sorte que le fil de couture est en prise avec le fil de renfort 10. Les orientations entre tronçons successifs du zigzag sont déterminées pour optimiser la transmission des contraintes en vol. Ces orientations ne sont généralement pas perpendiculaires. L’écart e entre deux pointes successives au niveau d’un rebord du profil 17 peut être ajusté selon les propriétés du fil de renfort 10 et les contraintes attendues. Plus l’écart e est faible et plus la résistance sera élevée pour un même type de fil de renfort 10, tandis que plus l’écart e est élevé et moins la résistance sera élevée mais le poids total de fil utilisé sera faible. En est représenté un profil 17 selon un autre mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère de celui de la en ce que le fil de renfort 10 est disposé en crénelures, avec des segments verticaux reliant les zones de connexion à l’extrados 13 et l’intrados 15, et avec des segments horizontaux situés dans lesdites zones de connexion à l’extrados 13 ou l’intrados 15, qui relient les segments verticaux deux à deux. Les segments horizontaux sont, une fois la voile 1 assemblée, en prise avec les coutures du profil 17 à la bande formant extrados 13 ou intrados 15. En est représenté une autre disposition de fil de renfort 10 pour la fixation des suspentes 3. Dans cette disposition particulière, le fil de renfort 10 est disposé en éventail avec des boucles 19 à la pointe dudit éventail. La pointe de l’éventail et les boucles 19 sont situées au niveau de l’intrados 15 et dépassent de celui-ci. Les boucles 19 peuvent alors servir à la fixation des suspentes 3. [65] Notamment, le fil de renfort peut faire plusieurs boucles superposées, ce qui permet de générer un point d’attache solide à la suspente 3. Les figures 6 à 9 illustrent les principales étapes du procédé de fabrication d’un profil tel que décrit plus haut. La première étape est la découpe ou la délimitation du profil dans le feuillet souple 7 pour former le support. Un support en feuillet souple découpé ou délimité est représenté en . La deuxième étape est la fixation du fil de renfort 10 au support en feuillet souple 7. Cette fixation peut notamment être effectuée de plusieurs façons différentes : collage, couture etc. Un support en feuillet souple 7 avec un fil de renfort fixé est représenté en Le fil de renfort 10 est ici disposé en zigzag, avec des pointes dans les zones de couture à l’intrados et l’extrados. La troisième étape est la mise en place du jonc 9, par collage ou couture, au niveau de l’extrémité avant du support en feuillet souple 7. Le profil 17 ainsi obtenu est présenté en . Selon un mode de réalisation particulier, le feuillet souple 7 n’est découpé en forme de profil 17 qu’en dernière étape, après la mise en place du fil de renfort 10 et du jonc 9. Le feuillet souple 7 peut alors être manipulé avec un ou plusieurs profils 17 matérialisés dessus mais pas encore découpés, notamment de façon automatisée, entre des ateliers effectuant les différentes étapes ci-dessus. Le découpage des profils 17 peut alors être effectué en tout dernier, notamment sur un atelier d’assemblage du parapente 100. La illustre une étape supplémentaire possible. Lors de cette étape supplémentaire un deuxième fil de renfort 10 est fixé au feuillet souple 7 formant support, ici dans le motif en éventails formant des boucles pour l’attache des suspentes 3. La illustre un mode de réalisation alternatif de procédé d’assemblage d’un profil 17 semblable à celui de la . Dans ce procédé, deux feuillets souples 7 découpés et pourvus de fils de renfort 10 sont collés l’un contre l’autre. Les deux feuillets souples 7 découpés sont assemblés l’un contre l’autre, par exemple par collage ou soudure thermique ou ultrasons. Les fils de renfort 10 sont notamment disposés majoritairement sur les faces des feuillets souples 7 qui sont collées l’une contre l’autre, de sorte que les fils de renfort 10 sont recouverts et protégés par les feuillets souples 7 qui les recouvrent. Le jonc 9 est notamment disposé et pris en sandwich entre les deux feuillets souples 7 et attachés à ceux-ci par collage ou soudure lorsque les deux feuillets souples 7 sont assemblés en un. Les feuillets souples 7 peuvent notamment ainsi protéger les fils de renfort 10 et le jonc contre le rayonnement ultraviolet du soleil. Les profils 17 selon l’invention et la voile 1 pour le parapente 100 ou l’aéronef associé sont durables, plus légers ou plus solides à poids égal. Profil de voile (1) d’aéronef (100), reliant l’intrados (15) et l’extrados (13) de la voile (1) pour la séparation de la voile (1) en cellules (11), caractérisé en ce qu’il comporte un feuillet souple (7), formant support, découpé selon une forme profilée donnant la section de la voile (1) lorsqu’elle est déployée, au moins un fil de renfort (10) fixé au moins par points au feuillet souple (7), le fil de renfort (10) s’étendant entre la zone de connexion du profil (17) à l’extrados (13) et la zone de connexion du profil (17) à l’intrados (15), de manière que le fil de renfort (10) oppose sa résistance en traction aux contraintes s’exerçant entre l’intrados (15) et l’extrados (13) lors du vol de l’aéronef (100). Profil de voile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le feuillet souple (7) est en textile non tissé, ou en matériau polymérique, en particulier en polytéréphtalate d’éthylène. Profil de voile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le feuillet souple (7) est réalisé en matériau poreux ou percé pour permettre le passage de l’air entre des cellules (11) voisines de la voile (1), de manière à équilibrer la pression d’air entre lesdites cellules (11). Profil de voile selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fil de renfort (10) est un fil en polyéthylène de masse molaire très élevée. Profil de voile selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un fil de renfort (10) disposé en éventail avec des boucles à la pointe dudit éventail, situées à proximité de la zone de connexion du profil (17) à l’intrados (15), les boucles formant attache pour des suspentes (3) de la voile (1). Profil de voile selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un fil de renfort (10) disposé en segments consécutifs formant des zigzags ou des crénelures le long de la totalité du profil (17). Profil de voile selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un jonc (9) formant contour d’une partie avant du profil (17), attaché au feuillet souple (7), formant un bord d’attaque (L) de la voile (1) lors du vol. Profil de voile selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte : - une première couche de feuillet souple (7), - des fils de renfort (10) disposés sur une face de la première couche de feuillet souple (7), - une deuxième couche de feuillet souple (7), recouvrant les fils de renfort (10) disposés sur la première couche de feuillet souple (7). Profil selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux fils de renfort (10), disposés chacun sur une face du feuillet souple (7), les fils de renfort (10) étant repiqués l’un avec l’autre en traversant le feuillet souple (7) pour former des points de fixation desdits fils de renfort (10). Aéronef à voile, caractérisé en ce que sa voile (1) comporte des profils (17), dont au moins un selon l’une des revendications précédentes. Procédé de fabrication d’un profil de voile selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes : - définition du contour du profil (17) sur un feuillet souple (7), - fixation sur ledit feuillet souple (7) de fils de renfort (10) s’étendant entre deux régions du contour du profil correspondant à l’assemblage de la voile (1) aux zones de couture avec l’intrados (15) et l’extrados (13), - découpe dudit support selon le contour dudit profil (17) de voile (1) d’aéronef (100).