WO2024141531A1 - Aircraft comprising a device for flight control and/or drag reduction by blowing air - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the field of winged aircraft.
- the invention is of particular interest for aircraft without an onboard crew, known under the name "drone” or by the acronyms "RPAS” (from the English “ Remotely Piloted Aircraft System “), "UAV” (from the English “ Unmanned Aerial Vehicle “), “UAS” (from the English “ Unmanned Air System ”) or even “RPA” (from the English " Remotely Piloted Aircraft ").
- a winged aircraft includes flight control surfaces to control the movement of the aircraft around different axes, in particular a pitch axis, a roll axis and a yaw axis.
- Flight control surfaces typically include an elevator forming a horizontal tail, ailerons which equip the wings, as well as a rudder, also called a symmetry control surface.
- the electronic steering control system of such an aircraft is particularly complex and expensive.
- Another aim of the invention is to provide a solution making it possible to reduce the drag of an aircraft.
- the blowing member and the tank can thus form a flight control device, which can be combined with conventional flight control surfaces or replace all or part of them.
- the invention thus provides an alternative to flight controls known in the prior art.
- blowing member can be carried out by opening and closing one or more solenoid valves, which makes it possible to simplify the control electronics and reduce its cost.
- the device of the invention can in particular be configured to control the aircraft around the roll axis.
- blowing member of the invention makes it possible to optimize the aerodynamic forces and in particular to reduce the drag of the wings.
- the blowing member is configured to be able to direct said flow in a blowing direction perpendicular or oblique relative to a plane passing through an extrados of at least one of the wings, in order to be able to direct said flow in a direction substantially perpendicular or oblique to said air flow.
- the blowing member is configured to eject said flow upstream of a leading edge of one or more of said wings, relative to a direction of said air flow.
- Blowing the flow downstream of the leading edge of a wing makes it possible in particular to optimize aerodynamic performance, in particular to promote the increase in lift and the reduction of the drag of this wing.
- the aircraft is configured to be controlled remotely and/or by automatic piloting without a crew on board.
- the device of the invention comprises a blowing member configured to blow a flow of a fluid at one or both wings 3 and 4.
- the blowing member 21 can be controlled to eject a flow 30 only via the slot 22 made on the upper surface 16 of the wing 3, causing the aircraft 1 to rotate in one direction. around roll axis A1.
- the blowing member 21 can be controlled to eject a flow 30 only via the slot 22 made on the extrados 16 of the wing 4.
- the slot 43 has a width X21 of approximately 5 mm and the arm 44 has a length X22 of approximately 25 mm corresponding to the distance between the slot 43 and the leading edge 13 of the wing 20, X21 and X22 being considered along a direction parallel to the roll axis A1 of the aircraft.
- the distance X23 between the arm 44 and the part of the body forming the slot 43 is approximately 10 mm.
- the blowing member can be configured to eject a flow in a part of the flow zone delimited not by the upper surface but by the lower surface of a wing, or selectively on the one hand in a part of the flow zone delimited by the intrados and, on the other hand, in a part of the flow zone delimited by the extrados of this wing.
- the invention can thus be implemented not only to reduce drag and/or to produce a rolling action but also, alternatively or complementary, to produce or contribute to the production of a pitching action and/or 'a yaw action.
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Abstract
Description
L’invention se rapporte au domaine des aéronefs à ailes.The invention relates to the field of winged aircraft.
L’invention présente un intérêt particulier pour les aéronefs sans équipage embarqué, connus sous la dénomination « drone » ou sous les acronymes « RPAS » (de l’anglais « Remotely Piloted Aircraft System »), « UAV » (de l’anglais « Unmanned Aerial Vehicle »), « UAS » (de l’anglais « Unmanned Air System ») ou encore « RPA » (de l’anglais « Remote ly Piloted Aircraft »).The invention is of particular interest for aircraft without an onboard crew, known under the name "drone" or by the acronyms "RPAS" (from the English " Remotely Piloted Aircraft System "), "UAV" (from the English " Unmanned Aerial Vehicle "), "UAS" (from the English " Unmanned Air System ") or even "RPA" (from the English " Remotely Piloted Aircraft ").
Classiquement, un aéronef à ailes comprend des gouvernes de vol pour contrôler le mouvement de l’aéronef autour de différents axes, en particulier un axe de tangage, un axe de roulis et un axe de lacet. Les gouvernes de vol comprennent typiquement une gouverne de profondeur formant un empennage horizontal, des ailerons qui équipent les ailes, ainsi qu’une gouverne de direction, aussi appelée gouverne de symétrie.Conventionally, a winged aircraft includes flight control surfaces to control the movement of the aircraft around different axes, in particular a pitch axis, a roll axis and a yaw axis. Flight control surfaces typically include an elevator forming a horizontal tail, ailerons which equip the wings, as well as a rudder, also called a symmetry control surface.
Le système électronique de commande de direction d’un tel aéronef est particulièrement complexe et coûteux.The electronic steering control system of such an aircraft is particularly complex and expensive.
De plus, outre la quantité de pièces nécessaires au fonctionnement de gouvernes de vol conventionnelles, celles-ci tendent à augmenter la traînée de l’aéronef puisqu’elles comprennent des parties mobiles impliquant des jeux de fonctionnement et constituant des irrégularités de surface.Furthermore, in addition to the quantity of parts necessary for the operation of conventional flight control surfaces, they tend to increase the drag of the aircraft since they include moving parts involving operating clearances and constituting surface irregularities.
Un but de l’invention est de simplifier et/ou de réduire le coût des équipements de commande de vol d’un aéronef, en particulier d’un aéronef sans équipage embarqué.An aim of the invention is to simplify and/or reduce the cost of flight control equipment for an aircraft, in particular for an aircraft without an onboard crew.
Un autre but de l’invention est de procurer une solution permettant de réduire la traînée d’un aéronef.Another aim of the invention is to provide a solution making it possible to reduce the drag of an aircraft.
À cet effet, l’invention a pour objet un aéronef à ailes, comprenant :
- un réservoir apte à contenir un fluide tel que de l’air comprimé,
- un organe de soufflage configuré pour pouvoir diriger un flux dudit fluide vers une zone d’écoulement d’air autour d’une ou plusieurs desdites ailes afin de modifier la traînée et/ou la portance de cette ou ces ailes.
- a reservoir capable of containing a fluid such as compressed air,
- a blowing member configured to be able to direct a flow of said fluid towards an air flow zone around one or more of said wings in order to modify the drag and/or the lift of this or these wings.
L’organe de soufflage et le réservoir peuvent ainsi former un dispositif de commande vol, lequel peut être combiné avec des gouvernes de vol classiques ou se substituer à tout ou partie de celles-ci.The blowing member and the tank can thus form a flight control device, which can be combined with conventional flight control surfaces or replace all or part of them.
L’invention fournit ainsi une alternative aux commandes de vol connues dans l’état de la technique antérieure.The invention thus provides an alternative to flight controls known in the prior art.
Le pilotage d’un tel organe de soufflage peut être réalisé par ouverture et fermeture d’une ou plusieurs électrovannes, ce qui permet de simplifier l’électronique de commande et de réduire son coût.The control of such a blowing member can be carried out by opening and closing one or more solenoid valves, which makes it possible to simplify the control electronics and reduce its cost.
De manière non limitative, le dispositif de l’invention peut notamment être configuré pour contrôler l’aéronef autour de l’axe de roulis.In a non-limiting manner, the device of the invention can in particular be configured to control the aircraft around the roll axis.
Dans un mode de réalisation, l’aéronef peut ainsi être dépourvu d’organes de commande d’action de roulis classiques, du type à ailerons reliés aux ailes.In one embodiment, the aircraft can thus be devoid of conventional roll action control members, of the aileron type connected to the wings.
Cela permet de simplifier la commande de vol tout en éliminant les perturbations aérodynamiques qui résultent de l’assemblage de tels ailerons avec les ailes.This makes it possible to simplify flight control while eliminating the aerodynamic disturbances which result from the assembly of such ailerons with the wings.
Le dispositif de l’invention peut aussi être configuré pour contrôler l’aéronef autour de l’axe de tangage et/ou de l’axe de lacet, ce qui permet de supprimer tout ou partie des gouvernes de profondeur et de direction et de bénéficier d’avantages similaires à ceux décrits ci-dessus relatifs à la suppression des ailerons.The device of the invention can also be configured to control the aircraft around the pitch axis and/or the yaw axis, which makes it possible to remove all or part of the elevator and rudder controls and to benefit from advantages similar to those described above relating to the removal of ailerons.
En outre, l’organe de soufflage de l’invention permet d’optimiser les forces aérodynamiques et en particulier de réduire la traînée des ailes.In addition, the blowing member of the invention makes it possible to optimize the aerodynamic forces and in particular to reduce the drag of the wings.
Dans un mode de réalisation, l’organe de soufflage est configuré pour pouvoir diriger ledit flux dans une direction de soufflage perpendiculaire ou oblique par rapport à un plan passant par un extrados de l’une au moins des ailes, afin de pouvoir diriger ledit flux dans une direction sensiblement perpendiculaire ou oblique par rapport audit écoulement d’air.In one embodiment, the blowing member is configured to be able to direct said flow in a blowing direction perpendicular or oblique relative to a plane passing through an extrados of at least one of the wings, in order to be able to direct said flow in a direction substantially perpendicular or oblique to said air flow.
De nombreux configurations d’éjection peuvent être envisagées.Many ejection configurations can be considered.
Selon une première variante, l’organe de soufflage est configuré pour éjecter ledit flux en amont d’un bord d’attaque d’une ou plusieurs desdites ailes, relativement à un sens dudit écoulement d’air.According to a first variant, the blowing member is configured to eject said flow upstream of a leading edge of one or more of said wings, relative to a direction of said air flow.
Une éjection en amont du bord d’attaque d’une aile permet notamment de rapporter l’organe de soufflage sur l’aile sans qu’il soit nécessaire de le loger dans celle-ci.Ejection upstream of the leading edge of a wing makes it possible in particular to attach the blowing member to the wing without it being necessary to house it therein.
Selon une deuxième variante, l’organe de soufflage est configuré pour éjecter ledit flux en aval du bord d’attaque d’une ou plusieurs desdites ailes, relativement audit sens dudit écoulement d’air.According to a second variant, the blowing member is configured to eject said flow downstream of the leading edge of one or more of said wings, relative to said direction of said air flow.
Dans le cadre de cette deuxième variante, il est préféré que l’organe de soufflage soit configuré pour éjecter ledit flux en amont d’un bord de fuite de la ou des ailes, relativement audit sens dudit écoulement d’air.In the context of this second variant, it is preferred that the blowing member is configured to eject said flow upstream of a trailing edge of the wing(s), relative to said direction of said air flow.
De manière non limitative, une aile équipée d’un organe de soufflage conforme à cette deuxième variante peut comprendre une ouverture, ou fente, par laquelle le flux est éjecté.In a non-limiting manner, a wing equipped with a blowing member conforming to this second variant may comprise an opening, or slot, through which the flow is ejected.
Un soufflage du flux en aval du bord d’attaque d’une aile permet notamment d’optimiser les performances aérodynamiques, en particulier de favoriser l’augmentation de la portance et la réduction de la traînée de cette aile.Blowing the flow downstream of the leading edge of a wing makes it possible in particular to optimize aerodynamic performance, in particular to promote the increase in lift and the reduction of the drag of this wing.
Selon une troisième variante, l’organe de soufflage est configuré pour pouvoir éjecter ledit flux à une extrémité d’une ou plusieurs desdites ailes.According to a third variant, the blowing member is configured to be able to eject said flow at one end of one or more of said wings.
Une éjection du flux au niveau d’une extrémité d’une aile permet de réduire le débit d’éjection nécessaire pour produire, par exemple, une action de roulis.Ejecting the flow at one end of a wing makes it possible to reduce the ejection flow necessary to produce, for example, a rolling action.
Ces variantes de réalisation ne sont pas limitatives et peuvent être combinées entre elles.These alternative embodiments are not limiting and can be combined with each other.
Par exemple, l’organe de soufflage peut être configuré pour éjecter le flux en aval du bord d’attaque d’une aile et au niveau de l’extrémité de cette aile.For example, the blowing member can be configured to eject the flow downstream of the leading edge of a wing and at the level of the end of this wing.
Pour autre exemple, l’organe de soufflage peut comprendre un ou plusieurs éléments d’éjection configurés pour pouvoir éjecter une partie du flux en amont du bord d’attaque d’une aile et/ou un ou plusieurs éléments d’éjection configurés pour pouvoir éjecter une autre partie du flux en aval du bord d’attaque de cette aile et/ou un ou plusieurs éléments d’éjection configurés pour pouvoir éjecter une autre partie du flux à une extrémité de cette aile.For another example, the blowing member may comprise one or more ejection elements configured to be able to eject part of the flow upstream of the leading edge of a wing and/or one or more ejection elements configured to be able to eject another part of the flow downstream of the leading edge of this wing and/or one or more ejection elements configured to be able to eject another part of the flow at one end of this wing.
Il est préféré, mais non requis, que l’organe de soufflage soit configuré pour pouvoir éjecter un flux de manière symétrique d’une aile par rapport à l’autre.It is preferred, but not required, that the blowing member is configured to be able to eject a flow symmetrically from one wing relative to the other.
Par ailleurs, pour chacune des ailes, le flux peut être dirigé dans des directions différentes et, notamment, d’un côté ou de l’autre de l’aile.Furthermore, for each of the wings, the flow can be directed in different directions and, in particular, to one side or the other of the wing.
En particulier, l’organe de soufflage peut être configuré pour diriger ledit flux vers une partie de la zone d’écoulement d’air délimitée par un extrados de l’une au moins des ailes.In particular, the blowing member can be configured to direct said flow towards a part of the air flow zone delimited by an extrados of at least one of the wings.
De manière alternative ou complémentaire, l’organe de soufflage peut être configuré pour diriger ledit flux vers une partie de la zone d’écoulement d’air délimitée par un intrados de l’une au moins des ailes.Alternatively or additionally, the blowing member can be configured to direct said flow towards a part of the air flow zone delimited by an intrados of at least one of the wings.
À titre d’exemple, l’organe de soufflage peut comprendre un ou plusieurs éléments d’éjection configurés pour diriger le flux vers la partie de la zone d’écoulement d’air délimitée par l’extrados d’une aile et un ou plusieurs autres éléments d’éjection configurés de sorte à diriger le flux vers la partie de la zone d’écoulement d’air délimitée par l’intrados de cette aile.By way of example, the blowing member may comprise one or more ejection elements configured to direct the flow towards the part of the air flow zone delimited by the upper surface of a wing and one or more other ejection elements configured so as to direct the flow towards the part of the air flow zone delimited by the lower surface of this wing.
Une commande sélective d’éléments d’éjection qui sont différemment configurés permet ainsi de modifier la portance relative de chacune des ailes de l’aéronef et de déclencher des actions de roulis ou autre mouvement de l’aéronef.Selective control of ejection elements which are differently configured thus makes it possible to modify the relative lift of each of the wings of the aircraft and to trigger rolling actions or other movement of the aircraft.
Dans un mode de réalisation, l’aéronef comprend un fuselage recevant le réservoir, ou ayant une partie formant le réservoir.In one embodiment, the aircraft comprises a fuselage receiving the tank, or having a part forming the tank.
Dans un mode de réalisation, l’aéronef est configuré pour être commandé à distance et/ou par pilotage automatique sans équipage à bord.In one embodiment, the aircraft is configured to be controlled remotely and/or by automatic piloting without a crew on board.
Autrement dit, l’aéronef peut être du type « drone », également connu sous les acronymes « RPAS », « UAV », « UAS » ou « RPA ».In other words, the aircraft may be of the “drone” type, also known by the acronyms “RPAS”, “UAV”, “UAS” or “RPA”.
Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un procédé de modification de la traînée et/ou de la portance d’une ou plusieurs ailes d’un aéronef tel que défini ci-dessus.According to another aspect, the subject of the invention is a method of modifying the drag and/or the lift of one or more wings of an aircraft as defined above.
Le procédé comprend de préférence une étape de soufflage, à l’aide dudit organe de soufflage, de sorte à diriger ledit flux vers ladite zone d’écoulement autour d’une ou plusieurs desdites ailes.The method preferably comprises a blowing step, using said blowing member, so as to direct said flow towards said flow zone around one or more of said wings.
Dans un mode de mise en œuvre, le soufflage est réalisé de sorte à déplacer l’aéronef en rotation autour d’un axe de roulis et/ou d’un axe de tangage et/ou d’un axe de lacet.In one mode of implementation, the blowing is carried out so as to move the aircraft in rotation around a roll axis and/or a pitch axis and/or a yaw axis.
Cela peut être réalisé en dirigeant ledit flux vers la zone d’écoulement autour d’une seule desdites ailes.This can be achieved by directing said flow towards the flow zone around only one of said wings.
Cela peut aussi être réalisé en dirigeant des parties respectives dudit flux vers la zone d’écoulement de chacune desdites ailes selon des quantités et/ou des directions respectives différentes.This can also be achieved by directing respective parts of said flow towards the flow zone of each of said wings in different quantities and/or respective directions.
Dans un mode de mise en œuvre, le soufflage est réalisé de manière à produire un décollement d’une couche limite dudit écoulement d’air autour d’une ou plusieurs desdites ailes.In one embodiment, the blowing is carried out so as to produce a separation of a boundary layer of said air flow around one or more of said wings.
Il est ainsi possible de réduire significativement la force de traînée.It is thus possible to significantly reduce the drag force.
Dans un mode de mise en œuvre, le soufflage est réalisé de sorte que ledit flux soit éjecté par l’organe de soufflage avec une température identique ou sensiblement identique à la température dudit écoulement d’air.In one embodiment, the blowing is carried out so that said flow is ejected by the blowing member with a temperature identical or substantially identical to the temperature of said air flow.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, non limitative, qui suit.Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the detailed, non-limiting description which follows.
La description détaillée qui suit fait référence aux dessins annexés sur lesquels :
- La
est une vue schématique de dessus d’un aéronef conforme à l’invention ; - La
est une vue schématique en perspective de l’aéronef de la ; - La
est une vue schématique en perspective d’une partie d’un ensemble comprenant une aile d’aéronef et un organe de soufflage conforme à un premier mode de réalisation de l’invention ; - La
est une vue schématique en perspective d’une partie d’un ensemble comprenant une aile d’aéronef et un organe de soufflage conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention ; - La
est une vue schématique de côté d’une partie de l’ensemble de la ; - La
est une vue schématique de côté d’une partie d’un ensemble comprenant une aile d’aéronef et un organe de soufflage conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention.
- There
is a schematic top view of an aircraft according to the invention; - There
is a schematic perspective view of the aircraft of the ; - There
is a schematic perspective view of a part of an assembly comprising an aircraft wing and a blowing member according to a first embodiment of the invention; - There
is a schematic perspective view of a part of an assembly comprising an aircraft wing and a blowing member according to a second embodiment of the invention; - There
is a schematic side view of part of the entire ; - There
is a schematic side view of a part of an assembly comprising an aircraft wing and a blowing member according to a third embodiment of the invention.
Il est représenté sur les figures 1 et 2 un aéronef 1 télécommandable permettant de réaliser des missions de vol sans équipage embarqué.Figures 1 and 2 show a remotely controllable aircraft 1 allowing flight missions without an onboard crew to be carried out.
Dans la présente description, les termes « avant » et « arrière », ainsi que « amont » et « aval », sont définis relativement à un sens S1 d’écoulement d’air lorsque l’aéronef 1 vole, autrement dit par rapport au vent relatif.In the present description, the terms “front” and “rear”, as well as “upstream” and “downstream”, are defined relative to a direction S1 of air flow when the aircraft 1 flies, in other words relative to the relative wind.
Dans cet exemple nullement limitatif, l’aéronef 1 comprend un fuselage 2, des ailes 3 et 4, un empennage horizontal 5 et un empennage vertical 6 en forme de T, ainsi que des ensembles propulsifs 7 et 8 montés à l’arrière du fuselage 2.In this non-limiting example, aircraft 1 comprises a fuselage 2, wings 3 and 4, a horizontal tail 5 and a vertical tail 6 in the shape of a T, as well as propulsion assemblies 7 and 8 mounted at the rear of the fuselage 2.
Le fuselage 2 s’étend le long d’un axe longitudinal A1 définissant un axe de roulis.Fuselage 2 extends along a longitudinal axis A1 defining a roll axis.
Les ailes 3 et 4 s’étendent symétriquement de part et d’autre du fuselage 2, le long d’un axe de tangage A2.Wings 3 and 4 extend symmetrically on either side of fuselage 2, along a pitch axis A2.
Chacune des ailes 3 et 4 comprend une extrémité proximale 11 par laquelle elle est reliée au fuselage 2, une extrémité distale 12, un bord d’attaque 13, un bord de fuite 14, un intrados 15 et un extrados 16.Each of the wings 3 and 4 comprises a proximal end 11 by which it is connected to the fuselage 2, a distal end 12, a leading edge 13, a trailing edge 14, an intrados 15 and an extrados 16.
À titre indicatif, l’aéronef 1 de la
De manière connue en soi, l’empennage horizontal 5 et l’empennage vertical 6 sont destinés à stabiliser l’aéronef 1 respectivement autour de l’axe de tangage A2 et d’un axe de lacet A3 (voir
Une solution conventionnelle pour contrôler la position de ce type d’aéronef 1 en rotation autour de l’axe de roulis A1 consiste à équiper les ailes 3 et 4 d’ailerons (non représentés). Une mise en rotation simultanée des ailerons, en sens opposé d’une aile par rapport à l’autre, permet typiquement d’augmenter la portance de l’une des ailes et de réduire la portance de l’autre aile, entraînant un déplacement de l’aéronef 1 en rotation autour de l’axe de roulis A1.A conventional solution for controlling the position of this type of aircraft 1 in rotation around the roll axis A1 consists of equipping wings 3 and 4 with ailerons (not shown). Simultaneous rotation of the ailerons, in the opposite direction of one wing relative to the other, typically makes it possible to increase the lift of one of the wings and reduce the lift of the other wing, resulting in a displacement of aircraft 1 rotating around roll axis A1.
Les figures 3 à 6 montrent des exemples non limitatifs de dispositifs de commande de vol conformes à l’invention qui permettent, notamment, d’assurer une telle action de roulis sans qu’il soit nécessaire de commander des ailerons tels que décrits ci-dessus.Figures 3 to 6 show non-limiting examples of flight control devices conforming to the invention which make it possible, in particular, to ensure such a rolling action without it being necessary to control ailerons as described above .
De manière générale, le dispositif de l’invention comprend un organe de soufflage configuré pour souffler un flux d’un fluide au niveau de l’une ou des deux ailes 3 et 4.Generally speaking, the device of the invention comprises a blowing member configured to blow a flow of a fluid at one or both wings 3 and 4.
Le fluide formant ce flux est dans cet exemple de l’air comprimé qui est stocké dans un réservoir (non représenté) et acheminé vers l’organe de soufflage par un circuit de distribution (non représenté).The fluid forming this flow is in this example compressed air which is stored in a tank (not shown) and routed to the blowing member by a distribution circuit (not shown).
Dans cet exemple, le réservoir est logé dans le fuselage 2.In this example, the tank is housed in fuselage 2.
À titre indicatif, le réservoir peut avoir une capacité de plusieurs dizaines de litres, par exemple pour stocker 56 m3 d’air à 700 bars.As an indication, the tank can have a capacity of several tens of liters, for example to store 56 m 3 of air at 700 bars.
En vol, l’aéronef 1 se déplace dans une masse d’air atmosphérique. Cette masse d’air forme un écoulement, globalement selon le sens S1, autour de l’aéronef 1 et notamment autour des ailes 3 et 4 dont la forme est conçue pour limiter la résistance de l’air au déplacement de l’aéronef 1 et de sorte à optimiser la portance aérodynamique.In flight, aircraft 1 moves in an atmospheric air mass. This mass of air forms a flow, generally in direction S1, around aircraft 1 and in particular around wings 3 and 4, the shape of which is designed to limit the air resistance to the movement of aircraft 1 and so as to optimize aerodynamic lift.
Le dispositif de l’invention est plus précisément configuré pour pouvoir diriger le flux généré par l’organe de soufflage vers une zone s’étendant autour des ailes 3 et 4 et dans laquelle circule l’écoulement d’air atmosphérique, cette zone étant appelée « zone d’écoulement ».The device of the invention is more precisely configured to be able to direct the flow generated by the blowing member towards a zone extending around the wings 3 and 4 and in which the flow of atmospheric air circulates, this zone being called “flow zone.”
Dans les nombreux modes de soufflage qui peuvent être mis en œuvre conformément à l’invention, notamment ceux décrits ci-dessous, la génération d’un tel flux dans la zone d’écoulement autour de l’une ou des deux ailes 3 et 4 permet de modifier la force aérodynamique résultante qui s’exerce sur cette ou ces ailes, en particulier la portance et la traînée.In the numerous blowing modes which can be implemented in accordance with the invention, in particular those described below, the generation of such a flow in the flow zone around one or both wings 3 and 4 makes it possible to modify the resulting aerodynamic force which is exerted on this or these wings, in particular the lift and the drag.
Les figures 3 à 6 montrent une partie d’une aile 20 et d’un organe de soufflage selon différents modes de réalisation. L’aile 20 représentée sur ces figures peut constituer l’aile 3 de l’aéronef 1 des figures 1 et 2, étant entendu que la description qui suit s’applique par analogie à l’aile 4 de cet aéronef 1, qui est symétrique à l’aile 3, et plus généralement à une ou plusieurs ailes d’aéronefs différents de celui des figures 1 et 2.Figures 3 to 6 show part of a wing 20 and a blowing member according to different embodiments. The wing 20 shown in these figures can constitute the wing 3 of the aircraft 1 of Figures 1 and 2, it being understood that the following description applies by analogy to the wing 4 of this aircraft 1, which is symmetrical to wing 3, and more generally to one or more wings of aircraft different from that of Figures 1 and 2.
Dans le mode de réalisation de la
Dans cet exemple non limitatif, la fente 22 présente une largeur X11 d’environ 5 mm et est située à une distance X12 d’environ 6 mm du bord d’attaque 13 de l’aile 20, X11 et X12 étant considérés le long d’une direction parallèle à l’axe de roulis A1 de l’aéronef.In this non-limiting example, the slot 22 has a width X11 of approximately 5 mm and is located at a distance X12 of approximately 6 mm from the leading edge 13 of the wing 20, X11 and X12 being considered along 'a direction parallel to the roll axis A1 of the aircraft.
Dans cet exemple non limitatif, la fente 22 s’étend parallèlement au bord d’attaque 13 de l’aile 20, à partir de son extrémité distale 12, sur une longueur X13 qui correspond environ au quart de la longueur de cette aile 20.In this non-limiting example, the slot 22 extends parallel to the leading edge 13 of the wing 20, from its distal end 12, over a length X13 which corresponds approximately to a quarter of the length of this wing 20.
La fente 22 est configurée pour éjecter un flux 30 d’air sous forme de lame.Slot 22 is configured to eject a flow 30 of air in the form of a blade.
Dans cet exemple, l’éjection du flux 30 résulte d’une commande d’ouverture d’une électrovanne.In this example, the ejection of flow 30 results from an opening command from a solenoid valve.
De manière non limitative, le flux 30 est éjecté selon une direction formant dans cet exemple un angle X14 de 90° par rapport à un plan passant par l’extrados 16 de l’aile 20.In a non-limiting manner, the flow 30 is ejected in a direction forming in this example an angle X14 of 90° relative to a plane passing through the extrados 16 of the wing 20.
À titre indicatif, la vitesse d’éjection du flux 30 peut être de plusieurs centaines de mètres par secondes, par exemple comprise entre 200 m/s et 300 m/s, par exemple égale à 250 m/s.As an indication, the ejection speed of the flow 30 can be several hundred meters per second, for example between 200 m/s and 300 m/s, for example equal to 250 m/s.
Des essais ont permis de démontrer qu’un tel dispositif permet à la fois de réduire la traînée de l’aile 20 et d’améliorer sa portance, de manière significative. Notamment, en éjectant ainsi un flux d’air ayant une température de 15°C à une vitesse de 250 m/s, pour un écoulement d’air atmosphérique autour de l’aile 20 ayant une température de 15°C et une vitesse de 450 m/s, il est possible d’obtenir une réduction de la traînée de l’aile 20 proche de 100 % et une augmentation de la portance proche de 35 %.Tests have demonstrated that such a device makes it possible to both reduce the drag of the wing 20 and significantly improve its lift. In particular, by thus ejecting a flow of air having a temperature of 15°C at a speed of 250 m/s, for a flow of atmospheric air around the wing 20 having a temperature of 15°C and a speed of 450 m/s, it is possible to achieve a reduction in wing drag of 20 close to 100% and an increase in lift close to 35%.
D’une part, l’organe de soufflage 21 permet de décoller la couche limite de l’écoulement d’air autour de l’aile 20, contribuant à optimiser les performances aérodynamiques de l’aile 20.On the one hand, the blowing member 21 makes it possible to remove the boundary layer from the air flow around the wing 20, helping to optimize the aerodynamic performance of the wing 20.
D’autre part, en équipant chacune des ailes 3 et 4 d’un aéronef 1 tel celui de la
Par exemple, de manière non limitative, l’organe de soufflage 21 peut être commandé pour éjecter un flux 30 uniquement via la fente 22 réalisée sur l’extrados 16 de l’aile 3, entraînant une rotation de l’aéronef 1 dans un sens autour de l’axe de roulis A1. Pour entraîner l’aéronef 1 en rotation dans l’autre sens autour de l’axe de roulis A1, l’organe de soufflage 21 peut être commandé pour éjecter un flux 30 uniquement via la fente 22 réalisée sur l’extrados 16 de l’aile 4.For example, in a non-limiting manner, the blowing member 21 can be controlled to eject a flow 30 only via the slot 22 made on the upper surface 16 of the wing 3, causing the aircraft 1 to rotate in one direction. around roll axis A1. To drive the aircraft 1 in rotation in the other direction around the roll axis A1, the blowing member 21 can be controlled to eject a flow 30 only via the slot 22 made on the extrados 16 of the wing 4.
Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, l’organe de soufflage se distingue de celui de la
En référence aux figures 4 et 5, l’organe de soufflage 40 comprend un corps en forme de T qui s’étend à l’avant du bord d‘attaque 13 de l’aile 20. With reference to Figures 4 and 5, the blowing member 40 comprises a T-shaped body which extends at the front of the leading edge 13 of the wing 20.
Plus précisément, le corps de l’organe de soufflage 40 comprend une partie avant 41 définissant une surface avant 42 convexe et abritant un élément d’éjection configuré pour éjecter le flux 30 par une fente 43 située du côté de l’extrados 16 de l’aile 20.More precisely, the body of the blowing member 40 comprises a front part 41 defining a convex front surface 42 and housing an ejection element configured to eject the flow 30 through a slot 43 located on the side of the extrados 16 of the wing 20.
Le corps de l’organe de soufflage 40 comprend aussi un bras 44 reliant la partie avant 41 du corps à l’aile 20.The body of the blower 40 also includes an arm 44 connecting the front part 41 of the body to the wing 20.
Dans cet exemple non limitatif, la fente 43 présente une largeur X21 d’environ 5 mm et le bras 44 présente une longueur X22 d’environ 25 mm correspondant à la distance entre la fente 43 et le bord d’attaque 13 de l’aile 20, X21 et X22 étant considérés le long d’une direction parallèle à l’axe de roulis A1 de l’aéronef. La distance X23 entre le bras 44 et la partie du corps formant la fente 43 est d’environ 10 mm.In this non-limiting example, the slot 43 has a width X21 of approximately 5 mm and the arm 44 has a length X22 of approximately 25 mm corresponding to the distance between the slot 43 and the leading edge 13 of the wing 20, X21 and X22 being considered along a direction parallel to the roll axis A1 of the aircraft. The distance X23 between the arm 44 and the part of the body forming the slot 43 is approximately 10 mm.
Le mode de réalisation de la
Des essais ont permis de démontrer que de tels modes de réalisation permettent eux aussi de réduire significativement la traînée de l’aile 20 et d’améliorer significativement sa portance. Notamment, en éjectant ainsi un flux d’air ayant une température de 15°C à une vitesse de 250 m/s, pour un écoulement d’air atmosphérique autour de l’aile 20 ayant une température de 15°C et une vitesse de 450 m/s, il est possible d’obtenir une réduction de la traînée de l’aile 20 proche de 32 % et 59 %, respectivement, et une augmentation de la portance proche de 16 % et 22 %, respectivement pour le mode de réalisation des figures 4 et 5 et pour celui de la
Les modes de réalisation décrits ci-dessus en référence aux figures 3 à 6 ne sont pas limitatifs et de nombreuses variantes peuvent y être apportées dans le cadre de l’invention. Par exemple, dans chacun de ces modes de réalisation, l’organe de soufflage peut être commandé de manière à éjecter un flux avec un débit d’air variable et/ou selon des orientations différentes, que ce soit pour réduire la traînée et/ou pour modifier la portance d’une ou plusieurs ailes.The embodiments described above with reference to Figures 3 to 6 are not limiting and numerous variations can be made within the framework of the invention. For example, in each of these embodiments, the blowing member can be controlled so as to eject a flow with a variable air flow rate and/or in different orientations, whether to reduce drag and/or to modify the lift of one or more wings.
Dans chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus, l’organe de soufflage peut avoir une autre géométrie et/ou des dimensions différentes de celles indiquées ci-dessus et/ou occuper une autre position par rapport à l’aile à laquelle il est relié. Par exemple, l’organe de soufflage peut être configuré pour éjecter un flux sous forme de lame ou nappe rectiligne ou incurvée, unique ou multiple.In each of the embodiments described above, the blowing member may have another geometry and/or dimensions different from those indicated above and/or occupy another position relative to the wing to which it is connected. For example, the blowing member can be configured to eject a flow in the form of a straight or curved blade or sheet, single or multiple.
Dans des variantes de réalisation, non représentées, l’organe de soufflage peut être configuré pour éjecter un flux dans une partie de zone d’écoulement délimitée non pas par l’extrados mais par l’intrados d’une aile, ou de manière sélective d’une part dans une partie de la zone d’écoulement délimitée par l’intrados et, d’autre part, dans une partie de la zone d’écoulement délimitée par l’extrados de cette aile.In alternative embodiments, not shown, the blowing member can be configured to eject a flow in a part of the flow zone delimited not by the upper surface but by the lower surface of a wing, or selectively on the one hand in a part of the flow zone delimited by the intrados and, on the other hand, in a part of the flow zone delimited by the extrados of this wing.
Ainsi, l’organe se soufflage peut être configuré pour éjecter un ou plusieurs flux sur les ailes d’un aéronef selon des débits et/ou des orientations variables, en fonction des modifications souhaitées des forces aérodynamiques s’exerçant sur les ailes.Thus, the blowing member can be configured to eject one or more flows onto the wings of an aircraft at variable flow rates and/or orientations, depending on the desired modifications of the aerodynamic forces exerted on the wings.
L’invention peut ainsi être mise en œuvre non seulement pour réduire la traînée et/ou pour produire une action de roulis mais aussi, de manière alternative ou complémentaire, pour produire ou contribuer à la production d’une action de tangage et/ou d’une action de lacet.The invention can thus be implemented not only to reduce drag and/or to produce a rolling action but also, alternatively or complementary, to produce or contribute to the production of a pitching action and/or 'a yaw action.
Plus généralement, les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, ainsi que leurs variantes, peuvent être combinés et mis en œuvre dans des aéronefs différents de celui décrit ci-dessus en référence aux figures 1 et 2. Notamment, l’invention peut être mis en œuvre dans un aéronef situé une autre catégorie de taille et/ou de masse, par exemple une masse inférieure à 50 kg ou au contraire supérieure à 100 kg, et/ou destiné à voler à une vitesse différente, par exemple inférieure à 150 km/h, et/ou présentant une architecture différente, par exemple une autre géométrie d’ailes et/ou de fuselage et/ou d’empennage, incluant une architecture du type aile volante, auquel cas chacune des extrémités de l’aile volante constitue une aile au sens de l’invention.More generally, the different embodiments described above, as well as their variants, can be combined and implemented in aircraft different from that described above with reference to Figures 1 and 2. In particular, the invention can be implemented in an aircraft located in another category of size and/or mass, for example a mass less than 50 kg or on the contrary greater than 100 kg, and/or intended to fly at a different speed, for example less than 150 km/h, and/or having a different architecture, for example another geometry of wings and/or fuselage and/or empennage, including an architecture of the flying wing type, in which case each of the ends of the flying wing constitutes a wing within the meaning of the invention.
Claims (10)
- un réservoir apte à contenir un fluide tel que de l’air comprimé,
- un organe de soufflage (21, 40) configuré pour pouvoir diriger un flux (30) dudit fluide vers une zone d’écoulement d’air autour d’une ou plusieurs desdites ailes (3, 4, 20) afin de modifier la traînée et/ou la portance de cette ou ces ailes (3, 4, 20).
- a reservoir capable of containing a fluid such as compressed air,
- a blowing member (21, 40) configured to be able to direct a flow (30) of said fluid towards an air flow zone around one or more of said wings (3, 4, 20) in order to modify the drag and /or the lift of this or these wings (3, 4, 20).
- une partie de la zone d’écoulement délimitée par un extrados (16) de l’une au moins des ailes (3, 4, 20), et/ou
- une partie de la zone d’écoulement délimitée par un intrados (15) de l’une au moins des ailes (3, 4, 20).
- a part of the flow zone delimited by an extrados (16) of at least one of the wings (3, 4, 20), and/or
- a part of the flow zone delimited by an intrados (15) of at least one of the wings (3, 4, 20).
- soit en dirigeant ledit flux (30) vers la zone d’écoulement autour d’une seule desdites ailes (3, 4),
- soit en dirigeant des parties respectives dudit flux (30) vers la zone d’écoulement de chacune desdites ailes (3, 4) selon des quantités et/ou des directions respectives différentes.
- either by directing said flow (30) towards the flow zone around only one of said wings (3, 4),
- either by directing respective parts of said flow (30) towards the flow zone of each of said wings (3, 4) in different quantities and/or respective directions.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FRFR2214504 | 2022-12-27 | ||
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| FR (1) | FR3144106A1 (en) |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB965748A (en) * | 1959-10-20 | 1964-08-06 | Hovercraft Dev Ltd | Improvements in or relating to aerofoil members for aircraft |
| US3556443A (en) * | 1968-07-23 | 1971-01-19 | Robert P Kidwell | Boundary layer control of airborne vehicles |
| US5255881A (en) * | 1992-03-25 | 1993-10-26 | Vigyan, Inc. | Lift augmentation for highly swept wing aircraft |
| US20100243819A1 (en) * | 2006-11-03 | 2010-09-30 | Michel Stanislas | Device for delaying boundary layer separation |
| US20190248475A1 (en) * | 2016-08-11 | 2019-08-15 | The Boeing Company | Active flow control systems and methods for aircraft |
| CA3126943A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-11-12 | Jetoptera, Inc. | Fluidic propulsive system |
| US20220315208A1 (en) * | 2019-09-03 | 2022-10-06 | Bae Systems Plc | Vehicle control |
-
2022
- 2022-12-27 FR FR2214504A patent/FR3144106A1/en active Pending
-
2023
- 2023-12-27 WO PCT/EP2023/087809 patent/WO2024141531A1/en not_active Ceased
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB965748A (en) * | 1959-10-20 | 1964-08-06 | Hovercraft Dev Ltd | Improvements in or relating to aerofoil members for aircraft |
| US3556443A (en) * | 1968-07-23 | 1971-01-19 | Robert P Kidwell | Boundary layer control of airborne vehicles |
| US5255881A (en) * | 1992-03-25 | 1993-10-26 | Vigyan, Inc. | Lift augmentation for highly swept wing aircraft |
| US20100243819A1 (en) * | 2006-11-03 | 2010-09-30 | Michel Stanislas | Device for delaying boundary layer separation |
| US20190248475A1 (en) * | 2016-08-11 | 2019-08-15 | The Boeing Company | Active flow control systems and methods for aircraft |
| CA3126943A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-11-12 | Jetoptera, Inc. | Fluidic propulsive system |
| US20220315208A1 (en) * | 2019-09-03 | 2022-10-06 | Bae Systems Plc | Vehicle control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3144106A1 (en) | 2024-06-28 |
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