FR2902756A1

FR2902756A1 - Systeme de deportance au sol d'un aeronef et aeroplane comportant un tel systeme

Info

Publication number: FR2902756A1
Application number: FR0652569A
Authority: FR
Inventors: Richard Wilby
Original assignee: Airbus SAS
Current assignee: Airbus SAS
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-12-28
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: FR2902756B1

Abstract

L'invention concerne un système de déportance au sol d'un aéroplane. Selon l'invention, ce système comprend au moins un élément mobile (10) destiné à être monté sur le bord d'attaque d'une aile d'un aéroplane et au moins un actionneur (11, 12) destiné à être relié à la face inférieure dudit élément mobile (10) pour déplacer ledit élément entre au moins une première position ; dite de repos, où cet élément forme le bec de bord d'attaque de cette aile, celui-ci étant plaqué contre le bord d'attaque de ladite aile, et une deuxième position dite de configuration de freinage où l'élément mobile (10) est placé au-dessus du bord d'attaque de manière à présenter une surface de freinage (17) sensiblement concave par rapport à un écoulement d'air incident (18).

Description

SYSTEME DE DEPORTANCE AU SOL D'UN AEROPLANE ET AEROPLANE COMPORTANT UN TEL

SYSTEME

La présente invention concerne un système de déportance au sol d'un aéroplane, une aile d'aéroplane équipée d'un tel système et un aéroplane comportant de telles ailes. On connaît des dispositifs permettant de réduire la distance de freinage d'un avion sur des surfaces d'atterrissage rendues difficiles, par exemple, par la présence de glace, de particules (sables, ...) ou de débris, ou encore lorsqu'elles sont humides. Une solution couramment employée lorsque les roues d'un avion perdent de l'adhésion au sol consiste en la mise en oeuvre d'un système lo d'inversion de poussée. Bien qu'un tel système soit très efficace, les inverseurs de poussée s'avèrent complexes. lls ajoutent de plus un poids important à l'aile d'un avion équipée de tels dispositifs. Or, les impératifs économiques poussent à diminuer davantage le poids total des avions de ligne de manière à réduire la consommation de is kérosène. Par ailleurs, la qualité d'exécution du freinage est étroitement liée au moteur. Un problème de moteur peut provoquer une asymétrie de poussée des moteurs, et par conséquent des risques d'excursion latérale de la piste d'atterrissage. 20 D'autres dispositifs susceptibles de générer une traînée ont été proposés tels que des parachutes ou des aérofreins. Toutefois, le parachute de freinage doit être récupéré sur le tarmac après déploiement, reconditionné manuellement et replacé dans son logement à bord de l'avion en vue d'un prochain vol. Le conditionnement du parachute est un procédé complexe et le parachute n'est donc pas pratique à utiliser. Les aérofreins, quant à eux, sont de larges panneaux rectangulaires montés sur la partie supérieure de l'aile d'un avion qui sont dressés quasiment en position verticale lors de l'atterrissage pour augmenter la résistance de l'avion. Néanmoins, la forme de ces panneaux, ainsi que leurs dimensions réduites, limitent la résistance aérodynamique et l'efficacité de déportance au sol de tels aérofreins. On connaît, par ailleurs, d'autres surfaces de contrôle de l'avion, les ia systèmes hypersustentateurs. Ces systèmes sont des surfaces qui peuvent être braquées afin de modifier la forme générale et, par suite, les caractéristiques aérodynamiques de l'aile lors des phases de décollage ou d'atterrissage d'un avion. Lorsqu'ils sont déployés, les volets positionnés en bord de fuite de l'aile augmentent la portance de la voilure, tandis que les becs 15 situés au bord d'attaque retarde le phénomène de décrochage. Ce phénomène se caractérise par une diminution brusque de la portance causée par une incidence trop élevée qui occasionne une perte d'altitude importante. L'objectif des becs est de voler à faible vitesse et donc à une incidence élevée, en modifiant la cambrure de la voilure. 20 La Figure 1 montre schématiquement une vue partielle d'un bec de bord d'attaque 1 de l'art antérieur avec son mécanisme de déploiement. Ce mécanisme comporte une unité de contrôle hydraulique qui commande des actionneurs rotatifs 2 placés le long du bord d'attaque 3 de l'aile. Ces actionneurs mécaniques 2 permettent de déplacer vers le bas un bras incurvé 25 4 relié au bec de bord d'attaque 1. Le mouvement du bras 4 est guidé par plusieurs paires de galets 5. Le bec de bord d'attaque 1 peut ainsi être déplacé dans une position partiellement ou totalement déployée en fonction de la phase de vol de l'avion. Le bec de bord d'attaque 1 est placé partiellement au dessous du bord 30 d'attaque 3 de l'aile de l'avion en position déployée. Ces surfaces de contrôle de l'avion et leur mécanisme de déploiement hydraulique correspondant alourdissent considérablement l'avion. II serait donc intéressant de disposer d'un système permettant d'alléger la structure de l'aile d'un avion pour diminuer la consommation en kérosène de ce dernier.

L'objectif de la présente invention est donc de proposer un élément de bord d'attaque d'une aile, simple dans sa conception et dans son mode opératoire, compact et pouvant servir de bec de bord d'attaque ou d'aérofrein en fonction de la phase de vol de l'avion. Lorsqu'il est mis en oeuvre en tant que bec de bord d'attaque, il peut être plaqué contre le bord d'attaque de l'aile ou déployé pour former un volet hypersustentateur habituel. Cet élément permet avantageusement de supprimer les inverseurs de poussée ainsi que les spoilers de sol et leur mécanisme d'actionnement respectif puisque ces dispositifs deviennent redondants lorsque l'élément de i0 bord d'attaque est placé dans sa deuxième position au dessus du bord d'attaque de l'aile. Un autre objet de la présente invention est de fournir une aile équipée d'un tel système de déportance au sol afin de détruire la portance sur la surface supérieure entière de l'aile en présentant une surface sensiblement 15 concave au flux d'air incident au dessus et le long du bord d'attaque de cette aile. Or il est bien connu que la portance d'une aile est obtenue en grande partie par l'écoulement laminaire sur l'extrados de l'aile. En supprimant celle-ci, on déporte rapidement l'avion au sol en renforçant l'adhésion des roues au sol pour obtenir un freinage plus efficace et donc une distance de freinage 20 réduite. A cet effet, l'invention concerne un système de déportance au sol d'un aéroplane. Selon l'invention, ce système comprend au moins un élément mobile destiné à être monté sur le bord d'attaque d'une aile d'un aéroplane et au 25 moins un actionneur destiné à être relié à la face inférieure de cet élément mobile pour déplacer ledit élément entre au moins une première position ; dite de repos, où l'élément forme le bec de bord d'attaque de cette aile, celui-ci étant plaqué contre le bord d'attaque de ladite aile, et une deuxième position dite de configuration de freinage où cet élément est placé au-dessus du bord 30 d'attaque de manière à présenter une surface de freinage sensiblement concave par rapport à un écoulement d'air incident. Dans différents modes de réalisation particuliers de ce système de déportance au sol d'un aéroplane, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles: - l'actionneur comporte un bras télescopique, cet actionneur étant apte à effectuer une rotation autour d'un axe passant par son extrémité fixe, l'actionneur est monté de sorte que le bras télescopique étant au moins partiellement déployé, l'élément mobile est placé dans une troisième position dite de configuration hypersustentatrice dans laquelle l'élément mobile est au moins partiellement placé en dessous dudit bord d'attaque pour augmenter la portance de l'aile, - l'actionneur est un actionneur hydraulique, électrique ou Io électromagnétique, De préférence, cet actionneur est un actionneur unique dont une de ses extrémités est susceptible de présenter un mouvement linéaire, ledit actionneur étant par ailleurs apte à réaliser une rotation par rapport à un axe passant par son autre extrémité. 15 l'élément présentant un bord de fuite, ce bord de fuite comporte sur sa face externe au moins une couche de protection, - l'élément mobile est relié de manière pivotante à l'extrémité dudit bras télescopique. L'invention concerne également une aile d'aéroplane équipée d'un 20 système de déportante au sol tel que décrit précédemment. Dans différents modes de réalisation particuliers de cette aile d'aéroplane, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles: - les actionneurs sont montés sur des saillies situées en avant du 25 longeron avant de ladite aile, l'élément mobile présentant un bord de fuite, l'extrémité du bord de fuite est placé à proximité de la partie supérieure du bord d'attaque de ladite aile de sorte que ce dernier coopère avec la face inférieure de cet élément mobile pour former une traînée, 3o - la face inférieure de chaque élément mobile est reliée à deux actionneurs, - l'aile comporte plusieurs éléments mobiles accolés sur son bord d'attaque pour former une surface de traînée sensiblement continue le long de son bord d'attaque de manière à réduire la portance de la 35 surface supérieure de l'aile.

L'invention concerne enfin un aéroplane équipé d'ailes telles que décrites précédemment. L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une vue partielle d'un bec de bord d'attaque de l'art antérieur; - la figure 2 est une vue partielle et éclatée d'une aile montrant un système de déportance au sol selon un mode de réalisation particulier de l'invention; i0 - la figure 3 est une vue schématique montrant le mouvement de l'élément mobile de la Figure 2 entre la position dite de configuration hypersustentatrice et la position dite de configuration de freinage; - la figure 4 est une vue de dessus de l'aile de la Fig. 2; - la figure 5 est une représentation schématique et partielle d'un 15 système de déportance au sol selon un autre mode de réalisation de l'invention;

La Figure 2 représente une vue partielle d'une aile d'avion montrant un système de déportance au sol selon un mode de réalisation particulier de 20 l'invention. Le système de déportance est montré en vue éclatée pour faciliter la compréhension de l'invention. Ce système comprend un élément mobile 10 et deux actionneurs 11, 12 reliés à la face inférieure de cet élément mobile 10. Les actionneurs 11, 12 sont montés en rotation sur des saillies 13 situées en avant du longeron avant 25 14 de l'aile de sorte que l'élément mobile 10 dans une première position dite de repos, soit plaqué contre le bord d'attaque de l'aile et forme un bec de bord d'attaque non déployé. L'élément mobile 10 présente une face inférieure ayant une forme sensiblement concave, c'est-à-dire la forme générale d'un bec de bord 30 d'attaque, pour épouser le bord d'attaque de l'aile en position dite de repos. Cet élément mobile 10 peut comporter des nervures de renfort 15 de sa structure. La face inférieure de l'élément mobile 10 présente des points d'attache 16 pour la fixation de l'extrémité libre des actionneurs 11, 12. Ces points d'attache 16 sont placés à proximité du bord d'attaque de l'élément mobile 10, lequel est alors relié de manière pivotante à l'extrémité des actionneurs 11, 12. Les actionneurs 11, 12 permettent de déplacer l'élément mobile 10 entre la position dite de repos et une deuxième position dite de configuration de freinage où l'élément mobile 10 est placé au-dessus du bord d'attaque de l'aile de manière à présenter une surface de freinage sensiblement concave 17 par rapport à un écoulement d'air incident 18 (Figure 3). Lorsque le système de déportance d'un avion, en phase d'atterrissage, est ainsi déployé en position dite de configuration de freinage et que le système de déportance couvre sensiblement la longueur du bord d'attaque de l'aile de l'avion, on obtient une destruction de la portance de la face supérieure de l'aile de l'avion et un plaquage de l'avion au sol. Les actionneurs 11, 12 permettent également de déployer l'élément mobile 10 dans une troisième position, dite de configuration hypersustentatrice. Dans cette configuration, représentée schématiquement à la Figure 3, l'élément mobile 10 est au moins partiellement placé en dessous du bord d'attaque de l'aile pour augmenter la portance de celle-ci. L'élément mobile 10 peut donc jouer des rôles différents en fonction de la phase de vol de l'avion et de l'effet aérodynamique recherché. ll peut ainsi servir de bec de bord d'attaque non déployé, c'est-à-dire plaqué contre le bord d'attaque de l'aile, de dispositif hypersustentateur ou encore d'aérofrein très efficace. Chaque actionneur 11, 12 comportant avantageusement un bras télescopique, l'actionneur 11, 12 est de plus apte à effectuer une rotation autour d'un axe passant par son extrémité fixé aux saillies 13. Les actionneurs 11, 12 peuvent ainsi comprendre un vérin électrique ou électromagnétique couplé à un actionneur rotatif électrique, les deux étant utilisés de concert pour positionner l'élément mobile 10 dans les trois positions précitées.

A titre d'exemple, lorsque l'élément mobile 10 doit être positionné dans la troisième position dite de configuration hypersustentatrice, les vérins déplacent linéairement l'élément mobile 10 vers l'extérieur pour l'amener dans le flux d'air incident 18 tandis que les actionneurs rotatifs déplacent angulairement l'élément mobile 10 pour que celui-ci forme l'angle correct par rapport au flux d'air incident 18. Au moment de l'atterrissage, les actionneurs rotatifs déplacent angulairement l'élément mobile 10 déployé pour l'amener dans sa seconde position dite de configuration de freinage, au-dessus du bord d'attaque de l'aile (Fig. 3). Le déplacement de l'élément mobile 10 dans ses deuxième et troisième positions peut être assisté par au moins deux bras rigides 19 tels que des bielles. Ces bras rigides 19 sont par exemple en acier. Ils sont reliés à d'autres points d'attache 20 disposés au niveau du bord de fuite de la face inférieure de l'élément mobile 10. De préférence, dans la deuxième position dite de configuration de freinage, le bord de fuite de l'élément mobile 10 est placé à proximité de la partie supérieure de l'aile de l'avion de sorte que le bord d'attaque coopère avec ladite face inférieure de l'élément mobile 10 pour former une traînée importante. Les bras rigides 19 permettent de maintenir le bord de fuite de l'élément 1s mobile 10 à proximité de la partie supérieure de l'aile de l'avion et évite ainsi que les forces aérodynamiques ne forcent l'élément mobile 10 dans une position de moment de charnière nul. De préférence, la distance séparant l'extrémité du bord de fuite de ladite partie supérieure de l'aile est typiquement inférieure à 1 ou 2 cm. 20 Le bord de fuite comporte avantageusement sur ses faces supérieure et inférieure une couche de protection (non représentée) de manière à éviter d'endommager soit l'élément mobile 10 lui-même, soit la partie supérieure de l'aile de l'avion en raison de leur proximité dans cette position dite de configuration de freinage. Cette couche de protection est, par exemple, une 25 bande de nylon ou de paxolin (marque déposée). La Figure 4 montre une vue de dessus de l'aile d'avion 21 de la Figure 2. Chaque élément mobile 10 est mis en déplacement par deux actionneurs Il, 12 ce qui permet d'assurer une bonne stabilité de l'élément mobile 10 lors de son déploiement. 30 L'aile 21 comporte ainsi plusieurs éléments mobiles 10 dont certains sont accolés le long du bord d'attaque de cette voilure 21 de manière à former une surface de freinage sensiblement continue lorsque ces éléments mobiles 10 sont placés en position dite de configuration de freinage. De préférence, chaque actionneur 11, 12 est relié à une unité de 35 contrôle locale placée au niveau dudit actionneur qu'elle contrôle. Cette unité de contrôle permet d'activer ou non l'alimentation en énergie de l'actionneur en vue de son fonctionnement. Elle peut comprendre de plus des capteurs pour déterminer en temps réel la position de l'actionneur. Ces unités de contrôle sont reliées à une unité centrale de commande 22 par un élément de liaison 23. L'unité centrale 22 est placée dans le fuselage 24 de l'aéroplane. L'élément de liaison 23 est, par exemple, un bus de données à haut débit. Cet élément de liaison 23 assure une communication entre les actionneurs 11, 12 d'une part et entre les actionneurs 11, 12 et l'unité centrale 22 d'autre part. II permet avantageusement de prévenir une torsion in accidentelle d'un élément mobile 10 en cas de dysfonctionnement d'un des deux actionneurs mettant en mouvement l'élément mobile 10. De préférence, lorsqu'un avion atterrit, l'amortisseur oléopneumatique de l'atterrisseur avant est actionné et un signal est émis par un capteur vers l'unité centrale 22. L'unité centrale 22 envoie alors un signal de commande de 15 freinage via l'élément de liaison 23 à chaque unité de contrôle. Ces dernières alimentent alors chaque actionneur 11, 12 correspondant pour positionner celui-ci dans sa deuxième position dite de configuration de freinage au dessus du bord d'attaque de l'aile. Les actionneurs 11, 12 sont, par ailleurs, montés sur des saillies 13 20 situées en avant du longeron avant 14 de la voilure 21, lequel fait partie du caisson de torsion. Un avantage de ce mode de réalisation est la suppression des rails du bec de bord d'attaque de l'art antérieur, ce qui évite la nécessité de percer le longeron avant 14 en vue de l'installation de ces rails. Or il était nécessaire de renforcer ces perçages, ce qui ajoutait encore au poids de 25 l'avion. La Figure 5 montre un système de déportance au sol selon un autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation l'élément mobile 10 (non représenté) est mis en mouvement par un actionneur unique. Cet actionneur est un mécanisme d'entraînement en rotation qui permet à la 30 fois de déployer l'élément mobile dans les deuxième et troisième positions précitées. Cet actionneur comporte une boîte à engrenages 25 entraînés par un double moteur 26, 27. Ces éléments sont montés sur la structure portante du bord d'attaque de la voilure au niveau des attaches de mi-portée de l'élément 35 mobile 10.

L'élément mobile 10 comporte pour sa part un bloc d'embrayage 28 et une unité motrice, telle qu'un solénoïde 29, pour activer cet embrayage. Il comporte de plus de chaque coté de ce bloc d'embrayage 28 une paire d'arbres d'entraînement concentriques 30, 31, une fourche rotative 32, un entraînement par engrenages 33 solidaire de ladite fourche rotative 32. Un rail 34 est relié à l'entraînement par engrenages 33 de sorte qu'une rotation de ce dernier entraîne un déplacement linéaire du rail 34. Pour cela, le rail 34 comprend sur ses surfaces intérieures des éléments de denture destinés à coopérer avec l'entraînement par engrenages 33. Ces rails 34 permettent ~o ainsi de relier de manière connue l'élément mobile 10 au bord d'attaque de la voilure. Toutefois, l'actionneur est intégré aux rails 34 et n'est pas comme dans l'art antérieur un actionneur indépendant de ceux-ci. La fourche rotative 32 comporte à son extrémité des galets de guidage 35 assurant le guidage le long du rail 34. Ces galets 35 permettent également 15 la reprise des efforts aérodynamiques lorsque l'élément mobile 10 est déployé. Des butées peuvent être prévues dans les fourches rotatives 32 pour limiter la course des rails 34 et éviter ainsi tout contact, lors du déploiement de l'élément mobile, avec la structure portante du bord d'attaque de l'aile. 20

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de déportance au sol d'un aéroplane, caractérisé en ce que ledit système comprend au moins un élément mobile (10) destiné à être monté sur le bord d'attaque d'une aile d'un aéroplane et au moins un actionneur (11, 12) destiné à être relié à la face inférieure dudit élément mobile (10) pour déplacer ledit élément (10) entre au moins une première position ; dite de repos, où ledit élément forme le bec de bord d'attaque de ladite aile, celui-ci étant plaqué contre le bord d'attaque de ladite aile, et une deuxième position dite de configuration de freinage où ledit élément (10) est placé au-dessus dudit bord d'attaque de manière à présenter une surface de freinage (17) sensiblement concave par rapport à un écoulement d'air incident (18).

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit actionneur (11, 12) comporte un bras télescopique, ledit actionneur étant apte à effectuer une rotation autour d'un axe passant par son extrémité fixe.

3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit actionneur (11, 12) est monté de sorte que ledit bras télescopique étant au moins partiellement déployé, ledit élément mobile (10) est placé dans une troisième position dite de configuration hypersustentatrice dans laquelle il est au moins partiellement placé en dessous dudit bord d'attaque pour augmenter la portance de l'aile.

4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit actionneur (11, 12) est un actionneur électrique ou électromagnétique.

5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'élément mobile (10) est relié de manière pivotante à l'extrémité dudit bras télescopique.

6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit élément (10) présentant un bord de fuite, ledit bord de fuite comporte sur sa face externe au moins une couche de protection.

7. Aile d'aéroplane équipée d'un système de déportance au sol selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.

8. Aile selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits actionneurs (11, 12) sont montés sur des saillies (13) situées en avant du longeron avant (14) de ladite aile (21).

9. Aile selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que ledit élément mobile (10) présentant un bord de fuite, l'extrémité dudit bord de fuite est placé à proximité de la partie supérieure dudit bord d'attaque de ladite aile (21) de sorte que ce dernier coopère avec ladite face inférieure dudit élément mobile (10) pour former une traînée.

10. Aile selon la revendication 9, caractérisée en ce que la distance séparant l'extrémité dudit bord de fuite de ladite partie supérieure est inférieure à 1 ou 2 cm.

11. Aile selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée ~a en ce qu'elle comporte plusieurs éléments mobiles (10) accolés sur son bord d'attaque pour former une surface de traînée sensiblement continue de manière à réduire la portance de la surface supérieure de ladite aile (21).

12. Aile selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que la face inférieure de chacun desdits éléments mobiles (10) est 15 reliée à. deux actionneurs (11, 12).

13. Aéroplane équipé d'ailes selon l'une quelconque des revendications 7 à 12.

14. Aéroplane selon la revendication 13, caractérisé en ce que chacune desdites ailes comprenant plusieurs actionneurs (11, 12), chacun desdits 20 actionneurs (11, 12) est relié à une unité de contrôle locale, lesdites unités de contrôle étant reliées à une unité centrale de commande (22) placée dans le fuselage (24) dudit aéroplane.