FR2931004A1 - Procede pour la reduction de la course d'envol d'un aeronef. - Google Patents

Abstract

Selon l'invention, on confère aux ailerons (6G, 6D) dudit aéronef soit un braquage à cabrer (alphaF) correspondant à la finesse maximale si l'ordre à cabrer est supérieur à un seuil prédéterminé, soit un braquage (alpha0) correspondant à la traînée minimale si l'ordre à cabrer est inférieur audit seuil.

Description

t La présente invention concerne un procédé pour la réduction de la course d'envol d'un aéronef. On sait que, en vue d'un décollage, on confère aux becs de bord d'attaque, aux volets et aux ailerons d'un aéronef une configuration opti- misant la finesse (rapport portance/traînée) de ce dernier, afin de rendre maximale la pente de montée. Or, dans une telle configuration d'optimisation de finesse, lesdits ailerons occupent une position partielle-ment braquée vers le bas. II en résulte que, alors que l'aéronef présente une finesse optimisée dès qu'il a quitté le sol, la traînée dudit aéronef ne peut être optimale tant que celui-ci roule en accélérant sur le sol. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cette fin, selon l'invention,, le procédé pour la réduction de la course d'envol d'un aéronef pourvu d'au moins un manche de pilotage, d'ailerons portés par les ailes dudit aéronef et de surfaces aérodynami- pues mobiles de profondeur, course d'envol au cours de laquelle ledit aéronef roule sur une piste d'envol en accélérant et à la fin de laquelle le pi-lote dudit aéronef communique audit manche de pilotage une position de décollage fortement basculée à cabrer afin que lesdites surfaces aérodynamiques mobiles de profondeur provoquent l'envol dudit aéronef, est re- marquable en ce que : - on détermine un seuil de basculement dudit manche de pilotage inférieur à ladite position de décollage, mais suffisamment grand pour être représentatif de la volonté du pilote d'effectuer le décollage dudit aéronef ; et - on commande lesdits ailerons pour qu'ils prennent : une position symétrique partiellement braquée vers le bas correspondant à une finesse maximale pour ledit aéronef, si le bascule- ment à cabrer dudit manche de pilotage est supérieur audit seuil de basculement, et une position symétrique au moins sensiblement voisine de celle qui est en prolongement desdites ailes et assurant une traînée minimale 5 pour lesdits ailerons, si le basculement à cabrer dudit manche de pilotage est inférieur audit seuil de basculement. Ainsi, grâce à la présente invention, lorsque l'aéronef est en phase de roulage en vue d'un réel décollage, la traînée engendrée par lesdits ailerons est éliminée jusqu'à ce que le pilote commande l'envol, ce qui 10 réduit la course d'envol. On peut donc diminuer la longueur de piste nécessaire au décollage ou, inversement, l'aéronef peut emporter une plus grande charge pour une longueur de piste déterminée. On remarquera que, bien qu'une telle élimination de traînée des ailerons pendant la plus grande partie de la phase de roulage se fasse au 15 détriment de la finesse de l'aéronef, il n'en résulte aucun effet nuisible pour l'aéronef, puisque la finesse n'est pas un paramètre important pen- dant le roulage. On sait que, généralement, ladite position de décollage du manche de pilotage correspond approximativement aux deux tiers de la course 20 maximale dudit manche à cabrer. Notamment dans ce cas, une bonne va-leur pour ledit seuil de basculement peut correspondre au moins approximativement au tiers de cette course maximale. Au cours de la vérification du fonctionnement de tous les organes et dispositifs de l'aéronef, préalablement à un décollage et en accord avec 25 une liste d'opérations préétablie (check-list), le pilote peut être amené à braquer à cabrer ledit manche de pilotage alors que l'aéronef roule à faible vitesse. Pour éviter que les ailerons passent alors sans raison d'une des positions à l'autre, il est alors avantageux que la mise en oeuvre du pro-cédé de la présente invention soit subordonnée à une condition de vitesse.

Ainsi, selon une autre particularité de la présente invention, lesdits ailerons ne peuvent prendre leur position de traînée minimale que si la vitesse de l'aéronef est supérieure à un seuil de vitesse prédéterminé, alors qu'ils prennent leur position de finesse maximale si ladite vitesse de l'aéronef est inférieure audit seuil de vitesse. Un tel seuil de vitesse peut être de quelques dizaines de kts, par exemple 40 kts. Par ailleurs, on sait que, en cas de mauvais centrage de l'aéronef, celui-ci peut décoller avec une faible amplitude du basculement du manche de pilotage. Aussi, par sécurité, il est important que, en vol, l'aéronef se trouve avec ses ailerons en position de finesse maximale. Aussi, selon encore une autre particularité de la présente invention, lesdits ailerons ne peuvent prendre leur position de traînée minimale que si l'aéronef est au sol, alors qu'ils prennent leur poslition de finesse maximale dès que l'aéronef quitte le sol.

II résulte de ce qui précède que, dans une forme de mise en oeuvre préférée du procédé conforme à la présente invention : - lesdits ailerons sont commandés pour prendre leur position de traînée minimale, lorsque les trois conditions suivantes sont réalisées en même temps : • l'aéronef est au sol, • et la vitesse de l'aéronef est supérieure audit seuil de vitesse, • et le basculement dudit manche de pilotage est inférieur au-dit seuil de basculement ; et - lesdits ailerons sont commandés pour prendre leur position de finesse maximale, lorsque au moins l'une des conditions suivantes est réalisée : • l'aéronef est en vol, • ou la vitesse de l'aéronef est inférieure audit seuil de vitesse, • ou le basculement dudit manche de pilotage est supérieur audit seuil de basculement.

Pour la mise en oeuvre de la présente invention, on peut : - établir • un critère de sol, qui est égal à 1 lorsque ledit aéronef est en vol et qui est égal à 0 lorsque ledit aéronef est au sol ; • un critère de vitesse, qui est égal à 1 lorsque la vitesse de 1 o roulage dudit aéronef est inférieure audit seuil de vitesse et qui est égal à 0 lorsque ladite vitesse de roulage est supérieure audit seuil de vitesse ; et • un critère de manche de pilotage, qui est égal à 1 si le basculement à cabrer dudit manche est supérieur audit seuil de 15 basculement et qui est égal à 0 si ledit basculement à cabrer est inférieur audit seuil de basculement ; et - adresser chacun des trois critères à une entrée respective d'une porte logique OU analogue, dont la sortie commande lesdits ailerons : • à ladite position symétrique partiellement braquée vers le 20 bas correspondant à une finesse maximale pour l'aéronef, si un 1 y apparaît ; ou • à ladite position symétrique au moins sensiblement voisine de celle qui est en prolongement desdites ailes et assurant une traînée minimale pour les ailerons, si un 0 y apparaît. 25 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 procédé 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 5 de l'arrière, un avion gros porteur pouvant mettre en oeuvre la présente invention. La figure 2 illustre, en vue latérale schématique, l'avion gros porteur de la figure 1 pendant une phase du décollage. La figure 3 illustre schématiquement le basculement à cabrer dudit 10 manche de pilotage. La figure 4 illustre, en trois phase successives I, II et III, le décollage de l'avion des figures 1 et 2, la phase représentée sur la figure 2 correspondant à la phase II de la figure 4 et les phases I et II constituant la course d'envol dudit avion gros porteur. 15 La figure 5 illustre schématiquement la position usuelle des aile- rons dudit avion gros porteur pendant: les phases I à III de la figure 4. La figure 6 illustre schématiquement la position des ailerons dudit avion gros porteur conformément à la présente invention pendant la partie la plus rapide de la phase I et pendant la phase II de la figure 4. 20 La figure 7 est le schéma synoptique de la mise en oeuvre du pro- cédé conforme à la présente invention. Sur les figures 1, 2 et 4, 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 posi- 25 tion rentrée pour des raisons de clarté des dessins. On comprendra aisé-ment qu'au cours des phases I, II et [II de la figure 4, au moins certaines de ces surfaces sont au contraire en position déployée, bien que représentées 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. Cette dernière position, qui est représentée sur la figure 6 et pour laquelle la course a est égale à 0°, est généralement celle pour laquelle la traînée engendrée par lesdits ailerons 6G et 6D est minimale. Toutefois, il peut se faire que la posiiton de traînée minimale des ailerons 6G et 6D ne soit pas exactement la position correspondant à a égal à 0°, mais une position voisine pour laquelle la course a est proche de 0°, mais non exactement nulle. Aussi, dans ce qui suit, on considérera que la position de traînée minimale des ailerons 6G et 6D correspond à une valeur ao de la course a, cette valeur ao étant nulle ou proche de zéro.

A l'arrière du fuselage 1, l'avion AC comporte un empennage horizontal 7 réglable en inclinaison, comme cela est illustré par la double flèche 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. De façon connue, et comme illustré par la figure 3, l'avion AC est commandé en tangage par un manche de pilotage basculant 14, à la dis-position du pilote, qui actionne ledit empennage horizontal réglable 7 et lesdites gouvernes de profondeur 9G, 9D. Dans le sens à cabrer le manche de pilotage 14 engendre à cet effet un ordre à cabrer R adressé aux actionneurs (non représentés) dudit empennage horizontal réglable 7 et desdites gouvernes de profondeur 9G, 9D. La course maximale à cabrer du manche de pilotage 14 est désignée par f3M, alors que la position à ca- brer généralement utilisée par le pilote lors d'un envol (phase III de la figure 4) est désignée par PD et correspond à environ 2 PM/3. L'avion AC comporte de plus. un train d'atterrissage principal 11, ainsi qu'un train avant 12. 1 o Sur la figure 4, on a illustré trois phases I, II et III du décollage dudit avion permettant d'illustrer le 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, ledit train principal 11 étant alors corn-15 primé par la masse dudit avion AC et par l'effet de sol. 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 par action du pilote sur le manche de pilotage et les gouvernes de 20 profondeur 9G, 9D sont, 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 25 configurations des becs de bord d'attaque 4G, 4D et des volets de bord de fuite 5G, 5D permettant d'optimiser la finesse (rapport portance/traînée) de l'avion AC. Usuellement, dans cette phase d'accélération I, les ailerons 6G, 6D sont également utilisés pour optimiser cette finesse et ils sont symétri- quement braqués vers le bas, comme l'illustre la figure 5. A cet effet, ils occupent une position partiellement braquée vers le bas, définie par une valeur aF de la course a, inférieure à la course maximale am On comprendra aisément que cette position des ailerons 6G, 6D braquée partiellement vers le bas, bien que favorable à la finesse de l'avion AC, est en réalité la cause d'une traînée importante, engendrée par lesdits ailerons et pénalisant les performances de l'avion AC lors de la phase I. Aussi, selon l'invention, pour remédier à cet inconvénient, dès 10 que, dans la phase I, la vitesse V de l'avion AC a dépassé un seuil de vitesse prédéterminé Vs (par exemple égal à 40 kt) et que le pilote a mani- festé son intention de décoller (ce qui peut être matérialisé par le fait que le basculement p du manche 14 à cabrer a dépassé un seuil Rs prédéter- miné, par exemple égal à (3M/3), les ailerons 6G, 6D sont ramenés de leur 15 position de finesse optimale (a = îF:), représentée sur la figure 5, à leur position de traînée minimale (a = ao), représentée par la figure 6. Dans a phase II du décollage (voir également la figure 2), le pilote de l'avion AC, par l'intermédiaire du manche de pilotage 14, actionne les gouvernes de profondeur 9G, 9D et/ou l'empennage horizontal réglable 7 20 (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 tan-gage à cabrer, aptes à conférer à l'avion AC une assiette commandée Oc de valeur favorable à l'envol de ce dernier. Dans cette phase II, afin de minimiser la traînée engendrée par les ailerons 6G, 6D, ceux-ci restent 25 dans leur position prise dans la phase I et représentée sur la figure 6. Avec une telle position d'ailerons, 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 11, comme cela est représenté par la phase III de la figure 4. On comprendra aisément que la réduction de traînée apportée par les ailerons 6G, 6D en position de traînée minimale (figure 6) dans la partie finale de la phase I et pendant la phase II, facilite l'envol de l'avion AC et réduit la course d'envol de celui-ci par rapport à la situation dans laquelle lesdits ailerons 6G, 6D seraient dans leur position partiellement braquée de la figure 5. On notera de plus que, pour faciliter la performance de montée de l'avion AC pendant la phase d'envol III, il est nécessaire de ramener les ailerons 6G, 6D de leur position de braquage de traînée minimale, définie par la valeur ao (figure 6), à leur position de braquage partielle vers le bas, définie par la valeur aF et correspondant à la finesse optimale (figure 5). Ainsi, de ce qui précède, on voit que la position de traînée mini-15 male des ailerons 6G, 6D ne doit intervenir que pendant les phases I et II, lorsque l'avion est au sol, que sa vitesse V est supérieure audit seuil Vs et que le manche de pilotage est braqué d'un angle 13 inférieur au seuil Rs. En revanche, dès que l'avion AC quitte la piste RW (ce qui est par exemple détecté par le délestage du train principal 11), les ailerons 6G, 6D 20 doivent quitter leur braquage ao de traînée minimale pour prendre leur braquage aF de finesse maximale. Le schéma synoptique de la figure 7 correspond à un mode préféré de mise en oeuvre de la présente invention. Sur cette figure 7, on a représenté : 25 - un dispositif logique 15, qui reçoit, du train d'atterrissage principal Il, une information concernant son état de compression ou de détente, de sorte que le dispositif logique 15 peut en déduire si l'avion AC est au sol (le train 1 1 est alors comprimé) ou en vol (le train 1 1 est alors détendu) et délivre à sa sortie un critère de sol CS qui est égal à 1 si l'avion est en vol et à 0 si l'avion est au sol ; - un comparateur 16, qui reçoit la vitesse de roulage V de l'aéronef AC, qui connaît le seuil de vitesse Vs et qui délivre à sa sortie un critère de vitesse CV dont la valeur est égale à 1 si la vitesse V est inférieure au seuil Vs et à 0 si la vitesse V est supérieure audit seuil Vs ; - un comparateur 17, qui reçoit l'ordre à cabrer R engendré par le manche de pilotage 14, qui connaît le seuil de basculement à cabrer jas et qui déli- vre à sa sortie un critère de manche Cj3 dont la valeur est égale à 1 si le 1 o basculement 5 est supérieur au seuil 5s et à 0 si le basculement 5 est infé- rieur au seuil (3s ; et - une porte OU (ou analogue) 18 aux trois entrées de laquelle sont respectivement appliqués les critères CS, CV, et CR et qui commande les ailerons 6G, 6D au braquage symétrique aF si sa sortie est à 1 et au braquage 15 symétrique ao si sa sortie est à 0. On voit ainsi aisément que la position ao de traînée minimale (fi- gure 6) des ailerons 6G, 6D est commandée si les trois conditions suivantes sont réalisées en même temps : • l'avion AC est au sol, et 20 • la vitesse de roulage V est supérieure au seuil de vitesse Vs, et • le manche de pilotage 14 est braqué à cabrer d'un angle (3 inférieur au seuil de basculement (3s. En revanche, les ailerons 6G, 6D sont commandés à la position aF de finesse maximale, si l'une quelconque des conditions suivantes 25 existe : • l'avion AC est en vol, ou • la vitesse de roulage V est inférieure au seuil de vitesse Vs, ou • le manche de pilotage 14 est braqué à cabrer d'un angle [3 supérieur au seuil de basculement fis. On remarquera que la logique illustrée par la figure 7 peut aisé- ment être implémentée dans les calculateurs de bord de l'avion AC, qui, 5 de façon usuelle, disposent des informations concernant le braquage à cabrer (3 du manche de pilotage 14, Ila vitesse de roulage V de l'avion AC et le fait que l'avion est au sol ou en vol.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Procédé pour la réduction de la course d'envol d'un aéronef (AC) pourvu d'au moins un manche de pilotage (14), d'ailerons (6G, 6D) portés par les ailes (2G, 2D) dudit aéronef et de surfaces aérodynamiques 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 et à la fin de laquelle le pilote dudit aéronef communique audit manche de pilotage (14) une position de décollage forternent basculée à cabrer (f3D) afin que lesdites surfaces aérodynamiques mobiles de profondeur (7, 9G, 9D) pro- 1 o voquent l'envol dudit aéronef (AC), caractérisé en ce que : - on détermine un seuil de basculement à cabrer (P5) dudit manche de pilo- tage (14), inférieur à ladite position cle décollage (PD), mais suffisamment grand pour être représentatif de la volonté du pilote d'effectuer le décol-15 Tage dudit aéronef ; et - on commande lesdits ailerons (6G, 6D) pour qu'ils prennent : - une position symétrique (ad partiellement braquée vers le bas correspondant à une finesse maximale pour ledit aéronef, si le basculement à cabrer (f3) dudit manche de pilotage (14) est supé-20 rieur audit seuil de basculement (f3s), et - une position symétrique (a0) au moins sensiblement voisine de celle qui est en prolongement: desdites ailes (2G, 2D) et assurant une traînée minimale pour lesdits ailerons, si le basculement à cabrer dudit manche de pilotage est inférieur audit seuil de 25 basculement ((3s).
2. 2. Procédé de la revendication 1,caractérisé en ce que ledit seuil de basculement à cabrer (ps) correspond au moins approximativement au tiers de la course maximale à cabrer ((3M) dudit manche de pilotage (14).
3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on établit de plus un seuil de vitesse (Vs) pour l'aéronef roulant sur ladite piste d'envol (RW) et en ce que lesdits ailerons (6G, 6D) prennent : ladite position symétrique partiellement braquée vers le bas (aF) correspondant à une finesse maximale pour ledit aéronef, si le bas- 1 o culement à cabrer ([3) dudit manche de pilotage est supérieur audit seuil de basculement ((3s) ou si la vitesse de roulage (V) dudit aéronef est inférieure audit seuil de vitesse (Vs) ;et ladite position symétrique (ao), au moins sensiblement voisine de celle qui est en prolongement desdites ailes et assurant une traînée 15 minimale pour lesdits ailerons (6G, 6D), si le basculement à cabrer (13) dudit manche de pilotage (1
4. 4) est inférieur audit seuil de basculement (fis) et si la vitesse de roulage (V) dudit aéronef est supérieure audit seuil de vitesse (Vs:1. 4. Procédé selon la revendication 3, 20 caractérisé en ce que ledit seuil de vitesse (Vs) est égal à quelques dizai- nes de noeuds.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit seuil de vitesse (Vs) est au moins approximativement égal à 40 kts. 25
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'on détermine de plus si l'aéronef est au sol ou en vol et en ce que lesdits ailerons prennent ;- ladite position symétrique partiellernent braquée vers le bas (aF) corres- pondant à une finesse maximale pour l'aéronef, si le basculement à cabrer W) dudit manche de pilotage est supérieur audit seuil de basculement ([3s), ou si la vitesse de roulage (V) dudit aéronef est inférieure audit seuil de 5 vitesse (Vs), ou si l'aéronef est en vol ; et - ladite position symétrique (ao) au moins sensiblement voisine de celle qui est en prolongement desdites ailes et assurant une traînée minimale pour lesdits ailerons, si le basculement à cabrer (13) dudit manche de pilotage est inférieur audit seuil de basculement ((3s), et si la vitesse de roulage (V) 10 dudit aéronef est supérieure audit seuil de vitesse (Vs) et si l'aéronef est au sol.
7. 7. Procédé de la revendication 6, caractérisé en ce que : - on établit : 15 • un critère de sol (CS), qui est égal à 1 lorsque ledit aéronef est en vol et qui est égal à 0 lorsque ledit aéronef est au sol ; • un critère de vitesse (CV), qui est égal à 1 lorsque la vitesse de roulage (V) dudit aéronef est inférieure audit seuil de vitesse (Vs) et qui est égal à 0 lorsque ladite vitesse de roulage (V) est supé-20 rieure audit seuil de vitesse(Vs) ; et • un critère de manche de pilotage (CF3), qui est égal à 1 si le basculement à cabrer (f3) dudit rnanche est supérieur audit seuil de basculement ([3s) et qui est égal à 0 si ledit basculement à cabrer ([3) est inférieur audit seuil de basculement (fis) ; et 25 - on adresse chacun des trois critères (CS, CV, Cri) à une entrée respective d'une porte logique OU ou analogue (18), dont la sortie commande lesdits ailerons (6G, 6D) : • à ladite position symétrique (aF) partiellement braquée vers le bas correspondant à une finesse maximale pour l'aéronef, si un 1 y apparaît ; ou • à ladite position symétrique (ao) au moins sensiblement voi- sine de celle qui est en prolongement desdites ailes (2G, 2D) et assurant une traînée minimale pour les ailerons, si un 0 y apparaît.
8. 8. Aéronef, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.