WO1988000152A1 - Aile pliable, notamment pour le vol de pente - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C3/00—Wings
- B64C3/38—Adjustment of complete wings or parts thereof
- B64C3/56—Folding or collapsing to reduce overall dimensions of aircraft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C31/00—Aircraft intended to be sustained without power plant; Powered hang-glider-type aircraft; Microlight-type aircraft
- B64C31/028—Hang-glider-type aircraft; Microlight-type aircraft
Definitions
- the present invention relates to a foldable wing, in particular for a slope flight device or an ultra-light motorized device, comprising a flexible envelope around a foldable structure, this structure comprising a series of rigid transverse ribs on at least part of their length and each having on its periphery a profile which determines the transverse profile of the wing, these ribs being spaced apart from one another in the deployed position of the wing and brought closer to each other in the folded position of the wing, and at least one foldable spar articulated to said ribs.
- foldable here is meant in a broad sense the property of an object capable of having at least two different states in which they have, in at least one direction, respective dimensions which are very different, the dimension in the deployed state being for example at least a multiple of the corresponding dimension in the folded state.
- a foldable object may for example include flexible elements, rigid elements hinged together, rigid elements sliding between them to form a telescopic assembly, etc.
- a flexible wing is stretched over a rigid frame made of metal tubes and tension cable, the pilot being suspended from this frame.
- the apparatus has a total weight of approximately 30 kg and has, in the folded position, an approximately cylindrical shape with a minimum length of 2.5 m. and a diameter of 0.30 m, that is to say that its transport by one man is inconvenient.
- the paraglider which is a type of directional parachute.
- this device does not have a rigid structure, but only a flexible canvas canopy and lines made up of cords, it has a minimum weight of about 4 kg and can be folded up to a small volume to be contained by example in a small backpack. In addition, it takes only 2 to 3 minutes to deploy it.
- the fact that a paraglider can only deploy and remain deployed during the flight by the aerodynamic effect, due to its movement in the air requires a large frontal surface of the aircraft and limits in particular its finesse , which only reaches 3.3 for the best current devices.
- Patent application GB-A-797,376 describes an aircraft wing which comprises an inflatable envelope around a foldable structure of the type specified above.
- This structure is composed of elements of the lattice beam type, comprising the ribs and two parallel beams, each of which comprises, between two adjacent ribs, a pair of arms hinged together along a transverse axis which is offset from the longitudinal axis. arms when deployed and aligned by leaning end to end.
- the axial compression that the side members undergo, due to the tension of the casing and bracing cables arranged diagonally between two side members, produces a stabilizing moment tending to keep the arms in the deployed position.
- a relatively sealed longitudinal partition is arranged along each side member.
- a central longitudinal cable having transverse branches each connected to the central articulation of a pair of arms, in order to remove these from their self-locking position.
- this known wing has the disadvantages of the need for inflation and the complexity of its internal structure. Not only do the inflation operations require auxiliary equipment which is not available everywhere, but above all the risks of accidental deflation (progressive or sudden) have always prevented the diffusion of the inflatable elements in gliders or ULM aircraft.
- the lattice steel structure is quite expensive. In addition, it has many cables that can become entangled when they are relaxed.
- the relatively watertight movable partitions applied against the beams can also be a source of faults.
- wing can absolutely not be used in a paraglider, because of its rigidity in the deployed state.
- the ends of the wing of a paraglider always come into contact with the ground or with other fixed obstacles and this wing must therefore be sufficiently deforrable at least near the ends.
- a rigid structure, which must be very light in a paraglider, is necessarily damaged by shocks due to these contacts. This drawback also occurs in hang gliders, but to a lesser extent.
- the present invention therefore aims to create a foldable wing which can be transported easily thanks to its very small weight and size, and which comprises a foldable structure capable of maintaining by itself the shape of the deployed wing without having to use inflated elements or aerodynamic pressure, while being able to withstand momentary deformation without damage in the event of impact at the wing tip.
- the invention provides a foldable wing of the type indicated in the preamble, characterized in that said spar comprises, between each pair of adjacent transverse ribs, elastic means tending to deploy the spar so as to separate one of the 'other ribs and stretch the envelope between them.
- these elastic means include springs associated with joints of the spar.
- the spar comprises, between two adjacent transverse ribs, two rigid arms connected by an intermediate articulation, and these arms comprise, in the vicinity of the intermediate articulation, retaining means preventing the arms from reaching a position where the intermediate articulation would be on a straight line connecting the articulations of the arms on the two ribs.
- the springs can be associated with the intermediate joints.
- each rib of the wing can be linked to at least two flexible traction members extending outside the envelope to serve as lines or shrouds.
- the spar may include at least one ball joint in each half of the wing.
- the upper surface of the wing is provided with at least two destructive lift members arranged symmetrically with respect to the flight axis of the wing, each of these members comprising a lever articulated on a wing rib, a flexible surface fixed to this lever and extending above the envelope between two ribs located on either side of said rib, and a control cable allowing said lever to pivot towards the top with respect to the upper surface of the wing.
- FIG. 1 is a partial schematic perspective view of an elementary portion of a foldable spatial structure, the principle of which is used in a foldable wing according to the invention
- FIGS. 2 to H are respectively a front view, a plan view and a vertical section view of a slope flight device comprising a foldable wing according to the invention
- Figure 5 is a partially cut perspective view shown both, a rib of the wing illustrated in FIGS. 2 to 4,
- FIG. 6 is a plan view of one half of this wing in the deployed position, the envelope of which has been partially cut out on the upper surface,
- FIG. 7 is a view of the wing of FIG. 6, during folding
- FIGS. 8 and 9 represent an articulation of the wing spar, respectively in elevation and in horizontal section
- FIG. 10 is a side view of a leading edge stiffener
- FIG. 11 is a schematic perspective view showing the method of fixing this stiffener to the envelope of the wing
- FIG. 12 is a plan view of a destructor member of lift disposed on the upper surface of the wing illustrated in FIGS. 2 to 4,
- FIGS. 13 and 11 represent this destructive member of lift seen from the rear, respectively in the rest position and in the operating position, and
- FIG. 15 represents this member seen in section along the line XV-XV of FIG. 12.
- the elementary structure shown in FIG. 1 comprises two rigid transverse elements 1 and 2 which are connected by foldable means comprising a compression element 3 and traction elements 4 and 5.
- a compression element 3 and traction elements 4 and 5 By convention, it is assumed here that the longitudinal direction of the structure corresponds to the direction of the axis 6 passing through the attachment points of the compression element 3 on the transverse elements 1 and 2.
- the rigid transverse elements 1 and 2 can be of any shape and size, for example in the form of plates or larger elements, and they can be parallel or not, but they are arranged so that they can be brought together. other in such a way that the structure, which is shown here in the deployed state, only has a reduced volume in the folded state.
- elements 3, 4 and 5 are foldable in order to allow this reduction in volume.
- the traction element 4 is a cable made integral with the elements 1 and 2 by fixing sleeves 7, while the traction element 5 is a traction-resistant membrane, in particular a canvas or a flexible sheet of synthetic material, fixed on the edges of elements 1 and 2.
- the transverse elements 1 and 2 could also be connected by other foldable traction elements similar to elements 4 and 5, in particular by crossed cables, or by different elements, for example rigid elements hinged together.
- the compression element 3 shown in FIG. 1 comprises two arms 3a and 3b which are articulated on the transverse elements 1 and 2 so as to be able to pivot around respective axes 11 and 12 which may be parallel or concurrent.
- the two arms 3a and 3b are of substantially equal lengths and they are connected to each other by an intermediate articulation 13 whose axis 14 is preferably in the plane of symmetry of the two axes 11 and 12, so that the two transverse elements 1 and 2 tend to be applied one against the other when the element 3 is folded.
- a stop is provided which authorizes a displacement of the articulation in the direction of the left relative to the figure, for the folding of the element 3.
- the stop blocks the pivoting of one of the arms 3a, 3b relative to the other when the intermediate articulation 13 is still at a distance A from the longitudinal axis 6 passing through the two articulation axes 11 and 12, so that the longitudinal element 3 can fold automatically when it is compressed by the transverse elements 1 and 2.
- a spring member (which will be described later) is provided in this structure to automatically produce the deployment of the compression element 3 and thus exert a permanent force tending to spread the elements 1 and 2.
- this force confers a certain rigidity on the deployed structure. If an external force large enough to overcome this rigidity tends to bring elements 1 and 2, elements 3, 4, 5 fold automatically, but the structure deploys again when this external force disappears.
- the transverse element 1 is articulated to the arm 3a by a ball joint 15 which allows it to pivot also around the longitudinal axis 16 of the arm and around an axis 17 perpendicular to axes 11 and 16. Consequently, if an external force (due for example to a shock) acting in any direction on the element 1 is high enough to initiate a folding of the element 3 , the structure can deform without being damaged, before returning to its deployed position by itself when the external force disappears.
- the structure described above in fact constitutes an elementary cell which can be combined with other similar cells juxtaposed to form a foldable spatial structure having a linear, rectilinear or curved shape depending on whether the transverse elements are parallel or not.
- this structure can have ramifications which are also foldable, so as to develop in two or three dimensions. Note that the shape of the transverse elements 1 and 2 is not critical and that it can vary from one element to the neighboring element.
- Such a foldable structure can advantageously be used to make light constructions and of large dimensions, for example in aircraft lighter or heavier than air, or on orbital stations.
- it is thus possible to produce foldable arms intended to support an antenna or a solar reflector.
- One can also thus realize internal structures to give a determined shape to a mongoifière or to the envelope of an airship of semi-rigid type.
- As the dimensions of the structure are greatly reduced when it is folded, its transport to the place of use is considerably facilitated. Thanks to its momentary deformation capacity, its use is particularly advantageous in an ULM device and especially in a profiled wing intended for slope flight, as the following description shows.
- Figures 2 to 4 show an apparatus for slope flight comprising a wing 20 to which a pilot 21 is suspended by means of a frame 22 formed of flexible or rigid elements and connected to the wing by flexible lines 23.
- the wing 20 has a rigid, but foldable internal structure, comprising a series of substantially parallel rigid ribs 24 around which is fixed a flexible envelope 25 which, in the unfolded state of the wing, is stretched between the adjacent ribs. .
- the profile of the upper surface and the lower surface of the wing is defined over the entire length of the wing by the profile of the periphery of the ribs 24, so that the wing has a substantially constant profile over its entire length. length and in all phases of flight.
- the angle of incidence of the wing 20 is determined by a first row of lines 23a which are fixed to the front of the ribs 24, and a second row of lines 23b which are fixed to the rear of the ribs. Above the pilot's head 21, these rows of lines are attached to respective transverse bars 22a and 22b on which the pilot can pull to modify the incidence of the wing. Diagonal lines 23c are provided to limit the angle of incidence of the wing and prevent it from turning over.
- Figure 3 shows two destructors of lift 26, commonly called “spoilers”, arranged on the upper surface near the ends of the wing, symmetrically with respect to the flight axis 27 of the wing.
- the spoilers 26 are deformable canvas surfaces and they will be described later in more detail. Each of them is controlled by the pilot by means of a cable 28 (fig. 4).
- FIGs 5 to 9 illustrate the foldable structure of the wing 20.
- the edge of the rib 21 is thickened and contains a cylindrical groove 30 opened by a continuous slot 31.
- the envelope 25 of the wing is folded and fitted into the groove 30, in which it is retained by means of a cylindrical element such as a cord 32 or a flexible plastic rod.
- a textile strip 33 can be sewn or glued as reinforcement on the envelope 25, which is preferably made of canvas for parachute.
- the envelope can also be produced using an equivalent product, for example a sheet of synthetic material.
- Figures 6 and 7 are plan views of one half of the wing, from which part of the casing 25 has been removed to show the inner part of the structure.
- This essentially comprises the transverse ribs 24 and a foldable spar 34 which is articulated on each of the ribs 24 and which is approximately perpendicular to these ribs to constitute the compressed element in the structure in the deployed state, the stretched element of this foldable structure being constituted by the envelope 25.
- the foldable beam 34 is formed of pairs of arms 35 and 36 which are substantially equal in length and which are connected to each other by an intermediate articulation 37 comprising a spring return member.
- the arms 35 and 36 are articulated on the ribs 24 like the element 3 on the elements 1 and 2 in the case of FIG. 1 and they function in the same way, that is to say that they tend to move the ribs 24 apart from one another so as to stretch the envelope 25 between these ribs to give the assembly some rigidity.
- the wing 20 can take the curved shape which is visible in Figure 2 and which is dictated by the geometry of the lines 23.
- these ball joints allow momentary deformations of the wing structure without resulting damage, as explained above. In combination with the elastic means which keep the spar deployed, this allows for the first time the use of a rigid structure in a paraglider wing.
- the last rib 24 'at the end of the wing (FIG. 7) is connected to the spar by a ball joint 15, it can pivot in any direction if it is subjected to an impact strong enough to bend the spar 34 between itself and the rib neighbor, so relax the envelope 25 in this wing cell.
- the ribs 21 are rigid over their entire length, but only between the leading edge of the wing and the articulation of the rib on the spar 31.
- the rear part of each rib can then be flexible, for example in canvas as in a conventional paragliding wing, which makes it possible to reduce the size of the folded wing.
- a third hanger will generally be attached to the rear end of the rigid rib.
- the flexible rear part of the wing can be removable and exchanged for a part having other dimensions. It can also have a reduced thickness with respect to the front part, in order to achieve, in a known manner, a stepped recess of the lower surface, with a slot-shaped opening which allows a vortex of air to enter the envelope.
- FIGS 8 and 9 show, in more detail an intermediate articulation 37 of the foldable spar 31, in the deployed state of the spar.
- Each arm 35, 36 is formed by a tube, for example made of light metal, which is fitted and fixed on a respective molded part 38, 39.
- These parts 38 and 39 are articulated to each other by means of their legs 40 and 11 and an axis 42. They also comprise abutment surfaces 13 and 14 arranged opposite so that the two arms 35 and 36 cannot be aligned and that the axis 42 is always offset laterally (towards the top according to Figure 9) relative to the straight line which passes through the joints of the two arms on the ribs.
- a spring 45 mounted around the axis 42 and extending inside the two arms, exerts on them, in all positions, sufficient force to deploy these arms so as to separate the two corresponding ribs 24 and stretch the envelope 25 between them.
- the wing 20 has a well-defined profile over its entire length.
- a particularly strong aerodynamic pressure can manifest in a localized manner and deform the envelope, especially in the area of the leading edge 16 (fig. 6).
- this zone includes internal stiffeners mediaries 17 which are distributed between the ribs 21 and which are parallel to them so as not to hinder the folding of the casing 25.
- Each stiffener 17 is formed from a blade of resistant and rigid synthetic material which, in profile view ( Figure 10), has a crescent shape which preferably extends further along the upper surface than along the lower surface. This blade is fitted into a canvas sheath 48 which is fixed to the casing 25 by a seam 19.
- the stiffener 17 is held in its own plane by the sheath 48 and the tension of the envelope 25, so that it cannot deform when the wing is deployed. On the other hand, it becomes flexible once the wing is folded and the envelope 25 is relaxed.
- FIGs 12 to 15 there is shown in more detail the destructor of lift or spoiler 26 visible in Figure 3.
- the spoiler 26 essentially comprises a fabric surface 50 which extends above the upper surface of the wing, between two lateral ribs 21a and 21b situated on either side of a middle rib 24c.
- the front edge 51 of the surface 50 is fixed to the casing 25 of the upper surface, while the rear edge 52 is free, the surface 50 being constantly stretched between the two lateral ribs.
- a tilting lever 55 is articulated on the middle rib 24c near the front edge 51 of the spoiler and it is fixed against the underside of the surface 50.
- the lever 55 has an arm 56 at the end which are fixed the control cable 28 mentioned with reference to Figure 1, as well as an elastic strap or a spring 57 connected to the rib 24c to bring and maintain the arm 55 against the upper surface of the wing.
- the surface 50 of the spoiler remains applied against the envelope 25 of the wing, in the position of FIG. 13.
- the lever 55 pivots upwards and lifts the surface 50 as indicated in FIGS. 11 and 15, which reduces the lift of the wing 20 in this zone and causes a lateral inclination of the wing , allowing the pilot to make a turn.
- a wing such as wing 20 having for example a wingspan of 8.4 m and a depth of 1.2 m can be folded up to have a "length" of only 0.45 m, with respective transverse dimensions of 1.2 m and 0.25 m and a weight of 8 to 10 kg, including the lines.
- the ratio between the respective lengths of the wing in the folded state and in the deployed state is between 1/15 and 1/20.
- the deployed wing has a constant profile which can be optimal from the aerodynamic point of view
- the slope flight device can have a high finesse, for example greater than 8. In this way, such a device has both the advantages of the delta wing and those of the paraglider, while avoiding the aforementioned drawbacks of these two known devices.
- a wing of the type described above can be subject to various modifications or additions without departing from the scope of the invention.
- the springs 45 producing the deployment of the spar can be replaced by springs arranged at the articulations of the spar arm on the ribs, or by elastic straps connecting diagonally each arm to the rib which carries it.
- the rigid ribs make it possible to securely fix to the wing additional members which can be folded or not, for example end fins of the "winglets" type, fixed or mobile control surfaces, support members for loads, etc.
- a rear spoiler 58 which can be foldable and which is carried by a telescopic rod 59 fixed to the central rib of the wing 20.
- the wing could be fixed by its central rib and by shrouds to a fuselage of an ultra-light glider, or the chassis 22 can be associated with a motorized platform to constitute an ULM device that can easily be transported or accommodated in a room of reduced dimensions.
- the wing may have several longitudinal members.
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Abstract
Une aile pliable (20) est dotée d'une structure, comportant des nervures transversales rigides (24) sur lesquelles est articulé un longeron pliable (34) formé par des bras articulés (35, 36). Une enveloppe (25) en toile ou similaire est fixée sur le pourtour des nervures (24), ce pourtour définissant le profil de l'aile. L'aile est déployée et l'enveloppe (25) est tendue grâce à des ressorts agissant sur le longeron (34). Celui-ci comporte des articulations (37) capables de se replier quand l'aile subit un choc. Des suspentes ou des haubans peuvent être fixés aux nervures transversales, notamment pour réaliser un appareil de vol de pente analogue à un parapente dont la finesse est élevée et que l'on peut transporter plié dans un sac à dos.
Description
AILE PLIABLE, NOTAMMENT POUR LE VOL DE PENTE
La présente invention concerne une aile pliable, notamment pour un appareil de vol de pente ou un appareil ultra-léger motorisé, comportant une enveloppe souple autour d'une structure pliable, cette structure comprenant une série de nervures transversales rigides sur au moins une partie de leur longueur et présentant chacune sur son pourtour un profil qui détermine le profil transversal de l'aile, ces nervures étant écartées les unes des autres en position déployée de l'aile et rapprochées les unes des autres en position pliée de l'aile, et au moins un longeron pliable articulé auxdites nervures.
Par le terme "pliable", on désigne ici dans un sens large la propriété d'un objet susceptible d'avoir au moins deux états différents dans lesquels ils présentent, suivant au moins une direction, des dimensions respectives qui sont très différentes, la dimension dans l'état déployé étant par exemple au moins un multiple de la dimension correspondante dans l'état plié. Un tel objet pliable peut comporter par exemple des éléments souples, des éléments rigides articulés entre eux, des éléments rigides coulissant entre eux pour former un ensemble téiescopique, etc.
Pour le vol de pente, c'est-à-dire d'une manière générale le vol à voile pratiqué au moyen d'un appareil conçu pour être transporté par le pilote jusqu'au point de départ du vol, on utilise actuellement deux types principaux d'appareils, désignés respectivement par les termes aile delta" ou "deltaplane" et "parapente". Pour étre en mesure de soutenir le poids d'un pilote, ces appareils doivent avoir une surface relativement grande, leur envergure étant comprise généralement entre 7 et 10 m. Pour être transportables, ils sont donc presque toujours pliables.
Dans une aile delta, une voilure souple est tendue sur une armature rigide faite de tubes métalliques et de câblée de tension, le pilote étant suspendu a cette armature. L'appareil a un poids total d'environ 30 kg et il présente, en position repliée, une forme approximativement cylindrique ayant au minimum une longueur de 2,5 m. et un diamètre de
0,30 m, c'est-à-dire que son transport par un seul homme est malcommode. En revanche, on peut réaliser ainsi des ailes ayant une finesse relativement élevée, qui va actuellement jusqu'à 10 pour les meilleurs appareils.
On a cherché à éviter les inconvénients de poids et d'encombrement de l'aile delta, en utilisant le parapente qui est un type de parachute directionnel. Comme cet appareil ne comporte pas de structure rigide, mais uniquement une voilure souple en toile et des suspentes constituées par des cordelettes, il présente un poids minime d'environ 4 kg et il peut être replié Jusqu'à un faible volume pour être contenu par exemple dans un petit sac à dos. En outre, il suffit de 2 à 3 minutes pour le déployer. Par contre, le fait qu'un parapente ne peut se déployer et rester déployé pendant le vol que par l'effet aérodynamique, dû à son déplacement dans l'air, nécessite une grande surface frontale de l'appareil et limite en particulier sa finesse, qui n'atteint que 3,3 pour les meilleurs appareils actuels.
La demande de brevet GB-A-797'376 décrit une aile d'avion qui comporte une enveloppe gonflable autour d'une structure pliable du type spécifié ci-dessus. Cette structure est composée d'éléments du type poutres en treillis, comprenant les nervures et deux longerons parallèles dont chacun comporte, entre deux nervures adjacentes, une paire de bras articulés entre eux suivant un axe transversal qui est décalé par rapport à l'axe longitudinal des bras quand ils sont déployés et alignés en s'appuyant bout à bout. La compression axiale que les longerons subissent, à cause de la tension de l'enveloppe et de câbles de contreventements disposés en diagonale entre deux longerons, produit un moment stabilisateur tendant à maintenir les bras en position déployée. Afin de déployer ces bras des longerons au moment du gonflage, une cloison longitudinale relativement étanche est disposée le long de chaque longeron. Pour amorcer le repliement des bras lors du dégonflage, il est prévu un câble longitudinal central ayant des embranchements transversaux raccordés chacun à l'articulation centrale d'une paire de bras, afin de retirer ceux-ci de leur position d'autoblocage.
D'une manière générale, cette aile connue a pour inconvénients la nécessité du gonflage et la complexité de sa structure interne. Non seulement les opérations de gonflage nécessitent un matériel auxiliaire qui n'est pas disponible partout, mais surtout les risques de dégonflage accidentel (progressif ou brusque) ont toujours empêché la diffusion des éléments gonflables dans les planeurs ou les appareils ULM. La structure en construction métallique à treillis est assez coûteuse. En outre elle comporte de nombreux câbles susceptibles de s'entremêler quand ils sont détendus. Les cloisons mobiles relativement étanches appliquées contre les longerons peuvent aussi constituer une source de dérangements.
Un autre inconvénient de l'aile susmentionnée est qu'on ne peut absolument pas l'utiliser dans un parapente, à cause de sa rigidité à l'état déployé. Au décollage et à l'atterrissage, les bouts de la voilure d'un parapente entrent toujours en contact avec le sol ou avec d'autres obstacles fixes et cette voilure doit donc être suffisamment déforraable au moins à proximité des extrémités. Une structure rigide, qui doit être très légère dans un parapente, est forcément détériorée par les chocs dus à ces contacts. Cet inconvénient se présente aussi dans les deltaplanes, mais dans une moindre mesure.
La présente invention a donc pour but de créer une aile pliable qui peut être transportée aisément grâce a son poids et son encombrement très faibles, et qui comporte une structure pliable capable de maintenir par elle-méme la forme de l'aile déployée sans devoir utiliser des éléments gonflés ou une pression aérodynamique, tout en étant capable de supporter sans dommage des déformations momentanées en cas de choc en bout d'aile.
Dans ce but, l'invention fournit une aile pliable du type indiqué en préambule, caractérisée en ce que ledit longeron comporte, entre chaque paire de nervures transversales adjacentes, des moyens élastiques tendant à déployer le longeron de manière à écarter l'une de l'autre les nervures et tendre l'enveloppe entre elles.
Dans une forme de réalisation préférée, ces moyens élastiques
comprennent des ressorts associés à des articulations du longeron. De préférence, le longeron comporte, entre deux nervures transversales adjacentes, deux bras rigides reliés par une articulation intermédiaire, et ces bras comportent, au voisinage de l'articulation intermédiaire, des moyens de retenue empêchant les bras d'atteindre une position où l'articulation intermédiaire se trouverait sur une droite reliant les articulations des bras sur les deux nervures. Les ressorts peuvent être associés aux articulations intermédiaires.
Dans un parapente ou un appareil similaire, chaque nervure de l'aile peut être liée à au moins deux organes souples de traction s'étendant à l'extérieur de l'enveloppe pour servir de suspentes ou de haubans. En outre, le longeron peut comporter au moins une articulation à rotule dans chaque moitié de l'aile.
Dans une forme de réalisation particulière, l'extrados de l'aile est pourvu d'au moins deux organes destructeurs de portance disposés symétriquement par rapport à l'axe de vol de l'aile, chacun de ces organes comportant un levier articulé sur une nervure de l'aile, une surface souple fixée à ce levier et s 'étendant au-dessus de l'enveloppe entre deux nervures situées de part et d'autre de ladite nervure, et un câble de commande permettant de faire pivoter ledit levier vers le haut par rapport à l'extrados de l'aile.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'aide de la description d'exemples de réalisation, donnés ci-dessous en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'une portion élémentaire d'une structure spatiale pliable dont le principe est utilisé dans une aile pliable selon l'invention,
Les figures 2 à H sont respectivement une vue frontale, une vue en plan et une vue en coupe verticale d'un appareil de vol de pente comportant une aile pliable selon l'invention,
La figure 5 est une vue en perspective partiellement coupée représen
tant, une nervure de l'aile illustrée sur les figures 2 à 4,
La figure 6 est une vue en plan d'une moitié de cette aile en position déployée, dont on a partiellement découpé l'enveloppe sur l'extrados,
La figure 7 est une vue de l'aile de la figure 6, en cours de pliage,
Les figures 8 et 9 représentent une articulation du longeron de l'aile, respectivement en élévation et en coupe horizontale,
La figure 10 est une vue de profil d'un raidisseur de bord d'attaque,
La figure 11 est une vue schématique en perspective montrant le mode de fixation de ce raidisseur à l'enveloppe de l'aile,
La figure 12 est une vue en plan d'un organe destructeur de portance disposé sur l'extrados de l'aile illustrée par les figures 2 à 4,
Les figures 13 et 11 représentent cet organe destructeur de portance vu de l'arrière, respectivement en position de repos et en position de fonctionnement, et
La figure 15 représente cet organe vu en coupe suivant la ligne XV-XV de la figure 12.
La structure élémentaire représentée sur la figure 1 comporte deux éléments transversaux rigides 1 et 2 qui sont reliés par des moyens pliables comprenant un élément de compression 3 et des éléments de traction 4 et 5. Par convention, on admet ici que la direction longitudinale de la structure correspond à la direction de l'axe 6 passant par les points d'attache de l'élément de compression 3 sur les éléments transversaux 1 et 2.
Les éléments transversaux rigides 1 et 2 peuvent être de formes et dimensions quelconques, par exemple en forme de plaques ou d'éléments plus volumineux, et ils peuvent être parallèles ou non, mais ils sont agencés pour pouvoir être rapprochés l'un de l'autre de telle manière
que la structure, qui est représentée ici à l'état déployé, ne présente plus qu'un volume réduit à l'état plié. Pour leur part, les éléments 3, 4 et 5 sont pliables afin de permettre cette réduction de volume. A titre d'exemple, l'élément de traction 4 est un câble rendu solidaire des éléments 1 et 2 par des manchons de fixation 7, tandis que l'élément de traction 5 est une membrane résistant à la traction, notamment une toile ou une feuille souple de matière synthétique, fixée sur des bords des éléments 1 et 2. Bien entendu, les éléments transversaux 1 et 2 pourraient encore être reliés par d'autres éléments pliables de traction semblables aux éléments 4 et 5, notamment par des câbles croisés, ou par des éléments différents, par exemple des éléments rigides articulés entre eux.
L'élément de compression 3 représenté sur la figure 1 comporte deux bras 3a et 3b qui sont articulés sur les éléments transversaux 1 et 2 de manière à pouvoir pivoter autour d'axes respectifs 11 et 12 qui peuvent être parallèles ou concourants. Les deux bras 3a et 3b sont de longueurs sensiblement égales et ils sont reliés l'un à l'autre par une articulation intermédiaire 13 dont l'axe 14 se trouve de préférence dans le plan de symétrie des deux axes 11 et 12, de sorte que les deux éléments transversaux 1 et 2 tendent à s'appliquer l'un contre l'autre lorsque l'élément 3 est replié. Dans l'articulation 13, il est prévu une butée qui autorise un déplacement de l'articulation en direction de la gauche par rapport à la figure, pour le pliage de l'élément 3. En revanche, lors du dépliage de cet élément, la butée bloque le pivotement de l'un des bras 3a, 3b par rapport à l'autre lorsque l'articulation intermédiaire 13 se trouve encore à une distance A de l'axe longitudinal 6 passant par les deux axes d'articulation 11 et 12, de sorte que l'élément longitudinal 3 peut se replier automatiquement lorsqu'il est comprimé par les éléments transversaux 1 et 2. De préférence, un organe à ressort (qui sera décrit plus loin) est prévu dans cette structure pour produire automatiquement le déploiement de l'élément de compression 3 et exercer ainsi un effort permanent tendant à écarter les éléments 1 et 2. En combinaison avec les éléments de traction 4 et 5, cet effort confère une certaine rigidité à la structure déployée. Si une force extérieure suffisamment grande pour vaincre cette rigidité tend à rapprocher les éléments 1 et
2, les éléments 3, 4 , 5 se replient automatiquement, mais la structure se déploie à nouveau quand cette force extérieure disparait.
En outre, afin de disposer d'une plus grande liberté de mouvement lors du repliage, l'élément transversal 1 est articulé au bras 3a par une articulation à rotule 15 qui lui permet de pivoter aussi autour de l'axe longitudinal 16 du bras et autour d'un axe 17 perpendiculaire aux axes 11 et 16. Par conséquent, si une force extérieure (due par exemple à un choc) agissant dans une direction quelconque sur l'élément 1 est assez élevée pour amorcer un repliage de l'élément 3, la structure peut se déformer sans subir de dommages, avant de reprendre d'elle-même sa position déployée quand la force extérieure disparaît.
La structure décrite ci-dessus constitue en fait une cellule élémentaire qui peut être combinée à d'autres cellules similaires juxtaposées pour former une structure spatiale pliable ayant une forme linéaire, rectiligne ou courbe selon que les éléments transversaux sont parallèles ou non. De plus, cette structure peut présenter des ramifications qui sont pliables elles aussi, de manière à se développer dans deux ou trois dimensions. On remarque que la forme des éléments transversaux 1 et 2 n'est pas critique et qu'elle peut varier d'un élément à l'élément voisin.
Une telle structure pliable est utilisable avantageusement pour réaliser des constructions légères et de grandes dimensions, par exemple dans des aéronefs plus légers ou plus lourds que l'air, ou sur des stations orbitales. On peut notamment réaliser ainsi des bras dépliables destinés à soutenir une antenne ou un réflecteur solaire. On peut également réaliser ainsi des structures internes pour donner une forme déterminée à une mongoifière ou à l'enveloppe d'un ballon dirigeable de type semi-rigide. Comme les dimensions de la structure sont fortement réduites quand elle est pliée, son transport jusqu'à l'emplacement d'utilisation est considérablement facilité. Grâce à sa capacité de déformation momentanée, son utilisation est particulièrement avantageuse dans un appareil ULM et surtout dans une aile profilée destinée au vol de pente, comme le montre la description suivante.
Les figures 2 à 4 représentent un appareil pour le vol de pente comportant une aile 20 à laquelle un pilote 21 est suspendu par l'intermédiaire d'un châssis 22 formé d'éléments souples ou rigides et relié à l'aile par des suspentes souples 23. L'aile 20 comporte une structure intérieure rigide, mais pliable, comprenant une série de nervures rigides sensiblement parallèles 24 autour desquelles est fixée une enveloppe souple 25 qui, à l'état déplié de l'aile, est tendue entre les nervures adjacentes. Ainsi, le profil de l'extrados et de l'intrados de l'aile est défini sur toute la longueur de l'aile par le profil du pourtour des nervures 24, de sorte que l'aile a un profil sensiblement constant sur toute sa longueur et dans toutes les phases de vol.
L'angle d'incidence de l'aile 20 est déterminé grâce à une première rangée de suspentes 23a qui sont fixées à l'avant des nervures 24, et une seconde rangée de suspentes 23b qui sont fixées à l'arrière des nervures. Au-de3sus de la tête du pilote 21, ces rangées de suspentes sont rattachées a des barres transversales respectives 22a et 22b sur lesquelles le pilote peut tirer pour modifier l'incidence de l'aile. Des suspentes diagonales 23c sont prévues pour limiter l'angle d'incidence de l'aile et éviter que celle-ci puisse se retourner. D'autre part, la figure 3 montre deux organes destructeurs de portance 26, appelés communément "spoilers", disposés sur l'extrados près des extrémités de l'aile, symétriquement par rapport à l'axe de vol 27 de l'aile. Les spoilers 26 sont des surfaces déformables en toile et ils seront décrits plus loin plus en détail. Chacun d'eux est commandé par le pilote au moyen d'un câble 28 (fig. 4).
Les figures 5 à 9 illustrent la structure pliable de l'aile 20. Sur la figure 5, on a représenté un fragment d'une nervure rigide 21, constituée dans le cas présent par une pièce en matière synthétique rigide dont le pourtour présente en vue latérale une forme qui correspond à un profil connu d'aile de planeur. Le bord de la nervure 21 est épaissi et renferme une gorge cylindrique 30 ouverte par une fente continue 31. Pour être fixée à la nervure 24, l'enveloppe 25 de l'aile est repliée et emboîtée dans la gorge 30, dans laquelle elle est retenue au moyen d'un élément cylindrique tel qu'un cordon 32 ou une
baguette souple en matière synthétique. Ensuite, une bande textile 33 peut être cousue ou collée à titre de renfort sur l'enveloppe 25, laquelle est réalisée de préférence en toile pour parachute. Bien entendu, l'enveloppe peut aussi être réalisée au moyen d'un produit équivalent, par exemple une feuille de matière synthétique.
Les figures 6 et 7 sont des vues en plan d'une moitié de l'aile, dont on a enlevé une partie de l'enveloppe 25 pour montrer la partie intérieure de la structure. Celle-ci comprend essentiellement les nervures transversales 24 et un longeron pliable 34 qui est articulé sur chacune des nervures 24 et qui est approximativement perpendiculaire à ces nervures pour constituer l'élément comprimé dans la structure à l'état déployé, l'élément tendu de cette structure pliable étant constitué par l'enveloppe 25. Comme le montre mieux la figure 7, le longeron pliable 34 est formé de paires de bras 35 et 36 qui sont sensiblement égaux en longueur et qui 3ont reliés l'un à l'autre par une articulation intermédiaire 37 comportant un organe de rappel à ressort. Les bras 35 et 36 sont articulés sur les nervures 24 comme l'élément 3 sur les éléments 1 et 2 dans le cas de la figure 1 et ils fonctionnent de la même manière, c'est-à-dire qu'ils ont tendance à écarter l'une de l'autre les nervures 24 de manière à tendre l'enveloppe 25 entre ces nervures pour donner une certaine rigidité à l'ensemble.
Du fait que le longeron 34 comporte des articulations à rotules analogues à l'articulation 15, l'aile 20 peut prendre la forme cintrée qui est visible en figure 2 et qui est dictée par la géométrie des suspentes 23. De plus, ces rotules permettent des déformations momentanées de la structure de l'aile sans qu'il en résulte de dégâts, comme expliqué plus haut. En combinaison avec les moyens élastiques qui maintiennent déployé le longeron, ceci permet pour la première fois l'utilisation d'une structure rigide dans une aile de parapente.
Si par exemple la dernière nervure 24' en bout d'aile (figure 7) est raccordée au longeron par une articulation à rotule 15, elle peut pivoter dans n'importe quelle direction si elle subit un choc assez fort pour faire plier le longeron 34 entre elle-même et la nervure
voisine , donc détendre l'enveloppe 25 dans cette cellule de l'aile.
D'autre part, il n'est pas indispensable que les nervures 21 soient rigides sur toute leur longueur, mais seulement entre le bord d'attaque de l'aile et l'articulation de la nervure sur le longeron 31. La partie arrière de chaque nervure peut alors être souple, par exemple en toile comme dans une voilure classique de parapente, ce qui permet de réduire l'encombrement de l'aile pliée. Une troisième suspente sera généralement fixée à l'extrémité arrière de la nervure rigide. Eventuellement la partie arrière souple de l'aile peut être amovible et échangée contre une partie ayant d'autres dimensions. Elle peut aussi avoir une épaisseur réduite par rapport à la partie avant, pour réaliser de manière connue un décrochement en gradin de l'intrados, avec une ouverture en forme de fente qui permet une entrée d'air tourbillonnaire dans l'enveloppe.
Les figures 8 et 9 montrent, plus en détail une articulation intermédiaire 37 du longeron pliable 31, dans l'état déployé du longeron. Chaque bras 35, 36 est formé par un tube, par exemple en métal léger, qui est emboîté et fixé sur une pièce moulée respective 38, 39. Ces pièces 38 et 39 sont articulées l'une à l'autre grâce à leurs pattes 40 et 11 et un axe 42. Elles comportent en outre des surfaces de butée 13 et 14 disposées vis-à-vis de manière que les deux bras 35 et 36 ne puissent pas être alignés et que l'axe 42 soit toujours décalé latéralement (vers le haut selon la figure 9) par rapport à la droite qui passe par les articulations des deux bras sur les nervures. Un ressort 45, monté autour de l'axe 42 et s'étendant à l'intérieur des deux bras, exerce sur ceux-ci, dans toutes les positions, une force suffisante pour déployer ces bras de manière à écarter les deux nervures 24 correspondantes et tendre l'enveloppe 25 entre elles.
Grâce aux nervures 24 et à la tension permanente de l'enveloppe 25, l'aile 20 a un profil bien défini sur toute sa longueur. Cependant, dans certaines conditions de vol, une pression aérodynamique particulièrement forte peut 3e manifester d'une manière localisée et déformer l'enveloppe, spécialement dans la zone du bord d'attaque 16 (fig. 6). Afin d'éviter ce phénomène, cette zone comporte des raidisseurs in ter
mediaires 17 qui sont répartis entre les nervures 21 et qui sont parallèles à celles-ci pour ne pas gêner le pliage de l'enveloppe 25. Chaque raidisseur 17 est formé d'une lame en matière synthétique résistante et rigide qui, en vue de profil (figure 10), a une forme en croissant qui s'étend de préférence plus loin le long de l'extrados que le long de l'intrados. Cette lame est ajustée dans une gaine en toile 48 qui est fixée à l'enveloppe 25 par une couture 19. Bien qu'il soit flexible latéralement, le raidisseur 17 est maintenu dans son propre plan par la gaine 48 et la tension de l'enveloppe 25, si bien qu'il ne peut pas se déformer quand l'aile est déployée. En revanche, il redevient flexible dès qu'on plie l'aile et que l'enveloppe 25 est détendue.
Sur les figures 12 à 15, on a représenté plus en détail l'organe destructeur de portance ou spoiler 26 visible sur la figure 3. Pour la clarté du dessin sur la figure 12 , l'enveloppe 25 est supposée avoir été enlevée sur l'extrados de l'aile. Le spoiler 26 comprend essentiellement une surface de toile 50 qui s'étend au-dessus de l'extrados de l'aile, entre deux nervures latérales 21a et 21b situées de part et d'autre d'une nervure médiane 24c. Le bord antérieur 51 de la surface 50 est fixé à l'enveloppe 25 de l'extrados, tandis que le bord arrière 52 est libre, la surface 50 étant constamment tendue entre les deux nervures latérales. Un levier basculant 55 est articulé sur la nervure médiane 24c à proximité du bord avant 51 du spoiler et il est fixé contre la face inférieure de la surface 50. A l'intérieur de l'aile, le levier 55 comporte un bras 56 au bout duquel sont fixés le câble de commande 28 mentionné en référence à la figure 1, ainsi qu'une sangle élastique ou un ressort 57 raccordé à la nervure 24c pour ramener et maintenir le bras 55 contre l'extrados de l'aile. De cette manière, lorsque le câble 28 n'est pas tiré par le pilote, la surface 50 du spoiler reste appliquée contre l'enveloppe 25 de l'aile, dans la position de la figure 13. Quand le pilote tire le câble de commande 28 correspondant à ce spoiler, le levier 55 pivote vers le haut et soulève la surface 50 comme l'indiquent les figures 11 et 15, ce qui diminue la portance de l'aile 20 dans cette zone et provoque une inclinaison latérale de l'aile, permettant au pilote d'effectuer un virage.
La description qui précède et en particulier les figures 6 et 7 montrent clairement qu'un utilisateur peut facilement déplier ou plier l'aile. Pour le dépliage, il suffit de libérer les deux extrémités de l'aile qui se déploie entièrement sous l'effet des ressorts et sans qu'aucun déplacement par rapport à l'air soit nécessaire. Ceci facilite considérablement le départ d'un vol en parapente et le rend plus sûr. l'our replier l'aile, il suffit de rapprocher simplement les deux extrémités de l'aile en plaquant successivement chaque nervure 21 contre la suivante. Les dimensions de l'aile pliée peuvent être très réduites. La longueur minimale de l'aile pliée est déterminée essentiellement par l'épaisseur des nervures 24, qui peut être de l'ordre de 2 cm dans l'exemple décrit ci-dessus. Ainsi, une aile telle que l'aile 20 ayant par exemple une envergure de 8,4 m et une profondeur de 1,2 m peut être repliée pour présenter une "longueur" de 0,45 m seulement, avec des dimensions transversales respectives de 1,2 m et 0,25m et un poids de 8 à 10 kg, y compris les suspentes. De préfèrence, le rapport entre les longueurs respectives de l'aile à l'état plié et à l'état déployé est compris entre 1/15 et 1/20. il est évident qu'un tel appareil, une fois plié, tient facilement dans un sac à dos et peut être porté par le pilote sans aucune difficulté et pendant une longue durée s'il le faut. Comme d'autre part l'aile déployée présente un profil constant qui peut être optimal au point de vue aérodynamique, l'appareil de vol de pente peut présenter une finesse élevée, par exemple supérieure à 8. De la sorte, un tel appareil présente à la fois ies avantages de l'aile delta et ceux du parapente, tout en évitant les inconvénients susmentionnés de ces deux appareils connus.
une aile du type décrit ci-dessus peut faire l'objet de diverses modifications ou adjonctions sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, les ressorts 45 produisant le déploiement du longeron peuvent être remplacés par des ressorts disposés aux articulations du bras du longeron sur les nervures, ou par des sangles élastiques reliant en diagonale chaque bras à la nervure qui le porte. D'autre part, les nervures rigides permettent de fixer solidement à l'aile des organes additionnels pliables ou non, par exemple des ailerons d'extrémité du type "winglets", des gouvernes fixes ou mobiles, des organes de support pour des charges, etc. Sur la figure 3, on a repré
sente schématiquement en traits interrompus un aileron arrière 58 qui peut être pliable et qui est porté par une tige télescopique 59 fixée a la nervure centrale de l'aile 20. De méme, l'aile pourrait être fixée par sa nervure centrale et par des haubans à un fuselage d'un planeur ultra-léger, ou le châssis 22 peut étre associé à une plateforme motorisée pour constituer un appareil ULM qu'on peut facilement transporter ou loger dans un local de dimensions réduites. Par ailleurs, il est évident que l'aile peut comporter plusieurs longerons.
Claims
1. Aile pliable, notamment- pour un appareil de vol de pente ou un appareil ultra-léger motorisé, comportant une enveloppe souple (25) autour d'une structure pliable, cette structure comprenant une série de nervures transversales (24) rigides sur au moins une partie de leur longueur et présentant chacune sur son pourtour un profil qui détermine le profil transversal de l'aile, ces nervures étant écartées les unes des autres en position déployée de l'aile (20) et rapprochées les unes des autres en position pliée de l'aile, et au moins un longeron pliable (34) articulé auxdites nervures, caractérisée en ce que ledit longeron (34) comporte, entre chaque paire de nervures transversales adjacentes (24), des moyens élastiques (15) tendant à déployer le longeron de manière à écarter l'une de l'autre les nervures (24) et tendre l'enveloppe (25) entre elles.
2. Aile selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens élastiques comprennent des ressorts (45) associés â des articulations (37) du longeron.
3. Aile selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit longeron (34) comporte, entre deux nervures transversales adjacentes, deux bras rigides (35 et 36) reliés par une articulation intermédiaire (37), et en ce que ces bras comportent, au voisinage de l'articulation intermédiaire (37), des moyens de retenue (43, 44) empêchant les bras d'atteindre une position où l'articulation intermédiaire se trouverait sur une droite reliant les articulations des bras sur les deux nervures.
4. Aile selon la revendication 3, caractérisée en ce que iesdits res≤orts (45) sont associés auxdites articulations intermédiaires (37).
5 . Aile selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque nervure est liée à au moins deux organes souples de traction (23a et 23b) s'étendant à l'extérieur de l'enveloppe pour servir de suspentes ou de hauoans.
8. Aile selon la revendication 5, caractérisée en ce que le longeron comporte au moins une articulation à rotule (15) dans chaque moitié de l'aile.
7. Aile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrados de l'aile est pourvu d'au moins deux organes destructeurs de portance (2b) disposés symétriquement par rapport à l'axe de vol (27) de l'aile, en ce que chacun de ces organes comporte un levier (55) articulé sur une nervure (24c) de l'aile, une surface souple (50) fixée â ce levier et s'étendant au-dessus de l'enveloppe (25) entre deux nervures situées de part et d'autre de ladite nervure, et un càble de commande (28) permettant de faire pivoter ledit levier vers le haut par rapport à l'extrados de l'aile.
8. Aile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que sa longueur à l'état plié est inférieure à un quinzième de sa longueur à l'état déployé.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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AK | Designated states |
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