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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'IMPORTATION " Perfectionnements à la construction d'ailes pour aéronefs ".
La présente invention est relative à la construction d'ailes pour aéronefs et a pour but de réaliser des ailes ayant une grande rigidité et une grande résistance à la torsion. Ce résultat est obtenu en supportant une toile extérieure ou autre matière de recouvrement mince et flexible sur
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une carcasse extérieure dans laquelle le métal constituant les organes d'entretoisement résistant à la torsion et au cisaillement et les éléments longitudinaux est situé près de la surface des ailes dans la position de valeur optimum.
Suivant l'invention, une poutre supérieure et une poutre inférieure placées dans la partie la plus profonde de l'aile, aveo, ou sans, une poutre disposée au bord d'attaque de l'aile ou à proximité de ce bord d'attaque, et un élément ou poutre placé au bord de fuite ou à proximité de ce bord de fuite, sont maintenus en position par des éléments d'entretoisement ayant une hauteur, perpendiculairement aux contours, supérieure à la largeur et disposés en deux séries qui se croisent, les dits éléments d'entretoisement étant formés avec leurs axes neutres s'étendant suivant des lignes géodésiques, ou approximativement suivant des lignes géodésiques, sur une surface équidistante en tous points de la surface extérieure de l'aile.
Les axes de oes éléments d'entretoisement géodésiques se coupent en tous les points de croisement et coupent également les poutres et la pièce du bord de fuite, ainsi que la pièce du bord d'attaque à l'endroit où elles se croisent ou convergent. Les poutres supérieure et inférieure peuvent être entretoisées ou reliées l'une à l'autre par des âmes ou autres organes de liaison direote qui se oombinent avec les poutres pour constituer des éléments susceptibles de résister aux forces ou efforts vertioaux et qui sont maintenus rigides de manière à résister aux forces ou efforts de torsion et horizontaux par les éléments d'entretoisement géodésiques.
Les éléments d'entretoisement sont de préférence symétriques par rapport aux axes passant par les points d'intersection des dits éléments d'entretoisement parallèlement aux poutres.
Dans une variante, les âmes ou autres éléments de liaison directe entre les poutres supérieure et inférieure sont éliminés. Les forces ou efforts vertioaux de cisaillement sont alors
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absorbés par les poutres elles-mêmes aidées par les éléments d'entretoisement géodésiques. Dans une construction de ce genre, il est néoessaire d'augmenter la résistanoe des poutres et (ou) des éléments d'entretoisement géodésiques, pour la raison que l'avantage découlant d'une liaison directe entre les poutres n'existe pas.
Un exemple pratique de construction d'aile suivant l'invention va maintenant être décrit en référence au dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 est une vue en plan d'une partie d'une aile, montrant une des poutres, les éléments d'entretoisement et les pièces placées aux borde d'attaque et de fuite, l'entoilage n' étant pas représenté.
La figure 2 est une coupe, à plus grande échelle, faite suivant la ligne 2 - 2 de la figure 1.
La figure 3 est une coupe, à plus grande échelle, faite suivant la ligne 3 - 3 de la figure 1.
La figure 4 est une vue en plan partielle, à plus grande échelle, montrant le joint entre les éléments d'entretoisement et la pièce placée à l'endroit du bord d'attaque.
La figure 5 est une coupe faite suivant la ligne 5 - 5 de la figure 4.
Les figures 6 et 7 sont une vue en plan et une élévation, respectivement, montrant les moyens pour fixer les éléments d' entretoisement aux poutres.
Les figures 8 et 9 sont une vue en plan et une vue en bout, respectivement, montrant une ferrure pour relier les éléments d'entretoisement à leur point d'intersection.
Dans les figures 1 à 3, la poutre supérieure a et la poutre inférieure b sont reliées ensemble et entretoisées pour résister aux efforts verticaux de cisaillement par un entretoisement c à treillis en V, du système Warren ; en outre, elles sont entretoisées, pour résister aux efforts de torsion et aux efforts
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horizontaux de cisaillement se manifestant dans l'aile, par les deux séries d'éléments d'entretoisement formant treillis croisé, les éléments d'entretoisement désignés par d, d'une série, s'étendant dans un sens, tandis que les éléments d'entretoisement désignés par e, de l'autre série, s'étendent dans l'autre sens. Ces éléments d'entretoisement croisés se coupent et sont faits en plusieurs tronçons s'étendant d'un point d'intersection au suivant.
Les dits éléments d'entretoisement ont une seotion transversale en U, leurs âmes d1,e1 s'étendent intérieurement perpendiculairement au contour, et leurs ailes ou joues d2,d3, e2, e3 s'étendent dans le sens de l'enver- gure de l'aile de l'aéronef. La ferrure servant à fixer rigidement ensemble les éléments d'entretoisement à leur point d'intersection comprend deux goussets f, f1 et une pièce de liaison f2 à laquelle des pattes d6,e6 des âmes d1, e1 et les joues d2, d3 ,-e2, e3 sont assujetties par des rivets.
Les éléments d'entretoisement qui coupent la poutre sont formés de tronçons plus courts que les autres, ces courts tron- çons étant désignés par d4,d5 - e4 , e5, respectivement.
Une extrémité de chaque court tronçon est fixée comme les autres tronçons à une ferrure f placée au point d'intersection, les autres extrémités étant fixées rigidement ensemble par pairs et aux poutres par des ferrures de poutre, chacune desquelles, comme représenté figures 6 et 7, consiste en deux plaques latérales opposées g , g1,avec une âme g , cette âme présentant un trou elliptique de façon qu'elle puisse être engagée sur la poutre et être fixée à celle-ci par des pattes opposées, dont l'une, g3, s'étend extérieurement, et l'autre g4, s'étend intérieurement par rapport à la ferrure.
Pour rendre les plaques latérales plus rigides et leur permettre de transmettre les efforts d'un tronçon au tronçon suivant des éléments dtentretoisement, des nervures ou filets g5 ,g6, obtenus par emboutissage, sont formés dans les dites plaques. Les plaques latérales g, gl
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et les plaques g3,g4 sont rivées à la poutre, et les plaques latérales g , gl et l'âme g3 de la ferrure de poutre sont rivées aux ailes ou joues et à l'âme des tronçons d4 , d3.
On comprendra que deux de ces séries opposées d'éléments d'entretoisement sont prévues, l'une à la surface supérieure, et l'autre à la surface inférieure de l'aile, ces éléments d' entretoisement étant superposés,
Pour la commodité de la construction, les éléments d'en- tretoisement ne s'étendent pas complètement jusqu'à leurs points d'intersection à l'endroit des bords d'attaque et de fuite, mais, comme représenté, ils se terminent à proximité des dits bords. Les extrémités des éléments d'entretoisement sont fixées ensemble par des poutres des bords d'attaque et de fuite de construction analogue, de sorte que la poutre du bord d'attaque va maintenant être décrite, à titre d'exemple, en référence notamment aux figures 4 et 5.
Les éléments d'entretoisement d et e de la surface supérieure de l'aile sont reçus dans une pièce h ayant une section transversale en U, s'étendant dans le sens de l'envergure de l'aile, tandis que les éléments d'entretoisement d et e de la surface inférieure de l'aile sont reçus dans une pièce analogue h1 ayant une section transversale en U. Les joues de ces pièces en U sont disposées de façon à s'étendre le long des extrémités des joues des éléments d'entretoisement auxquelles elles sont rivées, et les âmes des pièces en U, qui sont verticales, sont rivées à des prolongements formés dans les âmes des éléments d'entretoisement.
Les âmes de oes pièces en U sont reliées'ensemble par des diagonales d'entretoisement disposées suivant le système Warren, et elles sont également pourvues, à l'endroit où les éléments d'entretoisement se rejoignent sur les dites pièces en U, d'une plaque verticale h2 à laquelle sont fixées des pièces coudées triangulaires h3 qui s'étendent dans le sens de chaque paire superposée d'éléments d'entretoisement; ces pièces triangulaires h3 sont également fixées, en des points
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espacés des plaques verticales, aux âmes de chaque paire superposée d'éléments d'entretoisement, constituant une liaison triangulaire en trois points pour chaque pièce triangulaire h3.
Au bord d'attaque, il est prévu un carénage de forme convenable et indiqué en h4. La construction de la poutre du bord de fuite, étant analogue à celle de la poutre du bord d'attaque, sera comprise d'après la description qui précède, la seule différence consistant en ce fait qu'un aileron h5 est articulé à charnière à la poutre du bord de fuite à la partie extérieure de l'aile, tandis que l'espace compris entre l'aileron et l'emplanture de l'aile est occupé par un carénage ayant une section appropriée et indiquée en h6.
On remarquera que, en raison de la forme effilée de l'aile, la disposition des éléments d'entretoisement doit être légèrement modifiée à l'endroit des bords d'attaque et de fuite.
En plus des éléments d'entretoisement de la construction ainsi formée, des serres ou raidisseurs peuvent être attachés dans le sens de l'envergure de l'aile, soit transversalement à celle-ci, et autour de l'aile un entoilage est appliqué et assujetti de toute manière convenable.
La construction ainsi réalisée permet, comme mentionné précédemment, d'obtenir une aile qui peut être considérée comme une construction analytique dont les éléments d'entretoisement sont ointrés de façon à se conformer au contour de l'aile. Les éléments d'entretoisement géodésiques agissent non seulement comme organes d'entretoisement résistant aux efforts de torsion et aux efforts horizontaux de cisaillement, mais ils servent également de gabarits pour porter l'entoilage et suppriment ainsi les nervures ou membrures transversales usuelles et les haubanages de trainée et antagonistes de la traînée, tandis que la matière oonstituant les éléments d'entretoisement géodésiques est utilisée à son degré de rendement le plus élevé, de sorte qu'on obtient ainsi une aile d'une extrême légèreté,
d'une grande
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solidité et d'une grande rigidité.
La construction décrite dans ce qui précède permet de réaliser une carcasse d'aile conformée, dans laquelle les éléments d'entretoisement géodésiques résistent à tous les efforts de torsion appliqués sur l'aile à la façon d'un revêtement travaillant, mais sans le poids que doit nécessairement avoir un revêtement de ce genre, dans le but de résister au plissement du revêtement susceptible d'être produit en résistant aux efforts de torsion ou de flexion. Par conséquent, l'effet obtenu est celui d'un revêtement de forte épaisseur, mais ayant toutefois un poids minimum et qui non seulement résiste aux efforts de torsion, mais contribue à la solidité ou résistance de l'aile dans d'autres sens, permettant ainsi de réaliser une aile d'une grande solidité et d'une grande rigidité pour le minimum de poids.
Dans la variante mentionnée ci-dessus, la construotion est la même, sauf que les diagonales c disposées suivant le système Warren et s'étendant entre les poutres sont supprimées, formant ainsi une aile dont l'intérieur est complètement libre et non obstrué. Dans cette variante, dans laquelle l'extrémité extérieure de l'aile est laissée ouverte et dont la profondeur n'est pas réduite au point de former un mince bord extérieur fermant l'aile, on peut prévoir une aile intérieure, de toute construction convenable, se télescopant dans l'aile extérieure, par exemple en étant guidée sur des galets appropriés, cette aile intérieure étant destinée à être projetée extérieurement et hors de l'aile extérieure dans le but d'augmenter l'aire de l'aile lors du décollage ou de l'atterrissage,
moments où une vitesse de vol plus faible est désirable sous une charge plus légère de l'aile. Une aile intérieure ou prolongement de ce genre peut être prévu dans chaque aile, ou on pourrait encore prévoir des prolongements multiples que l'on pourrait faire coulisser vers l'extérieur soit simultanément pour augmenter ltenver-
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gure d'une quantité égale pour chaque section du prolongement multiple, soit successivement. Dans une construction de ce genre, la profondeur de la corde de l'aile intérieure entière pourrait rester oonstante, tandis que l'aile extérieure plus grande, qui n'est pas réglable, mais est fixée à demeure au fuselage, peut avoir une forme effilée de son emplanture à sa pointe.
On comprendra que l'aile intérieure peut oomporter des poutres longitudinales ( avec ou sans âme ou autre élément reliant ces poutres ensemble ) et des éléments d'entretoisement géodésiques se coupant et analogues à ceux de l'aile extérieure.
L'invention est particulièrement applicable à une aile oantilever, mais elle est également applicable à des ailes superposées qui sont entretoisées et maintenues écartées l'une de l'autre par des mâts ou montants de cellule, , avec ou sans haubanages de sustentation ou antagonistes de la sustentation afin d'absorber les efforts de sustentation et d'aider à résister aux efforts de torsion.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of an application for an IMPORT PATENT "Improvements in the construction of wings for aircraft".
The present invention relates to the construction of wings for aircraft and its aim is to produce wings having great rigidity and great resistance to torsion. This is achieved by supporting an outer fabric or other thin and flexible covering material on
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an outer carcass in which the metal constituting the torsion and shear resistant bracing members and the longitudinal members is located near the surface of the wings in the optimum value position.
According to the invention, an upper beam and a lower beam placed in the deepest part of the wing, with or without, a beam arranged at the leading edge of the wing or near this leading edge , and an element or beam placed at the trailing edge or near this trailing edge, are held in position by bracing elements having a height, perpendicular to the contours, greater than the width and arranged in two series which intersect , said bracing elements being formed with their neutral axes extending along geodesic lines, or approximately along geodesic lines, on a surface equidistant at all points from the outer surface of the wing.
The axes of these geodesic bracing elements intersect at all crossing points and also intersect the beams and the trailing edge piece, as well as the leading edge piece where they intersect or converge. The upper and lower beams can be braced or connected to each other by webs or other direote connecting members which combine with the beams to form elements capable of withstanding vertical forces or efforts and which are kept rigid. so as to resist torsional and horizontal forces or forces by the geodesic bracing elements.
The bracing elements are preferably symmetrical with respect to the axes passing through the points of intersection of said bracing elements parallel to the beams.
In a variant, webs or other direct connecting elements between the upper and lower beams are eliminated. The vertical shear forces or forces are then
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absorbed by the beams themselves aided by the geodesic bracing elements. In a construction of this kind, it is necessary to increase the resistance of the beams and / or of the geodesic bracing elements, for the reason that the advantage arising from a direct connection between the beams does not exist.
A practical example of wing construction according to the invention will now be described with reference to the accompanying drawing, in which:
FIG. 1 is a plan view of part of a wing, showing one of the beams, the bracing elements and the parts placed at the leading and trailing edges, the interlining not being shown.
Figure 2 is a section, on a larger scale, taken on line 2 - 2 of Figure 1.
Figure 3 is a section, on a larger scale, taken along line 3 - 3 of Figure 1.
FIG. 4 is a partial plan view, on a larger scale, showing the joint between the spacer elements and the part placed at the location of the leading edge.
Figure 5 is a section taken along the line 5 - 5 of Figure 4.
Figures 6 and 7 are a plan view and an elevation, respectively, showing the means for securing the bracing members to the beams.
Figures 8 and 9 are a plan view and an end view, respectively, showing a fitting for connecting the bracing elements at their point of intersection.
In Figures 1 to 3, the upper beam a and the lower beam b are connected together and braced to resist the vertical shear forces by a bracing c V-truss, of the Warren system; in addition, they are braced, to resist torsional forces and stresses
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horizontal shear appearing in the wing, by the two series of bracing elements forming a crossed lattice, the bracing elements designated by d, of a series, extending in one direction, while the elements d 'braces designated by e, from the other series, extend in the other direction. These crossed bracing elements intersect and are made in several sections extending from one point of intersection to the next.
Said bracing elements have a transverse U-shaped section, their webs d1, e1 extend internally perpendicular to the contour, and their wings or cheeks d2, d3, e2, e3 extend in the direction of the span. wing of the aircraft. The fitting used to rigidly fix the spacer elements together at their point of intersection comprises two gussets f, f1 and a connecting piece f2 to which the tabs d6, e6 of the webs d1, e1 and the cheeks d2, d3, - e2, e3 are secured by rivets.
The bracing elements which intersect the beam are formed from sections shorter than the others, these short sections being designated by d4, d5 - e4, e5, respectively.
One end of each short section is fixed like the other sections to a fitting f placed at the point of intersection, the other ends being fixed rigidly together in pairs and to the beams by beam fittings, each of which, as shown in figures 6 and 7 , consists of two opposite side plates g, g1, with a web g, this web having an elliptical hole so that it can be engaged on the beam and be fixed to it by opposite legs, one of which, g3, extends outwardly, and the other g4, extends inwardly relative to the fitting.
To make the side plates more rigid and allow them to transmit the forces from one section to the next section of the bracing elements, ribs or threads g5, g6, obtained by stamping, are formed in said plates. The side plates g, gl
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and the plates g3, g4 are riveted to the beam, and the side plates g, gl and the web g3 of the beam fitting are riveted to the flanges or cheeks and to the web of the sections d4, d3.
It will be understood that two of these opposing series of spacer elements are provided, one on the upper surface, and the other on the lower surface of the wing, these spacer elements being superimposed,
For convenience of construction, the bracing elements do not extend fully to their points of intersection at the leading and trailing edges, but, as shown, terminate at proximity to said edges. The ends of the bracing elements are secured together by leading edge and trailing edge beams of similar construction, so that the leading edge beam will now be described, by way of example, with particular reference to figures 4 and 5.
The bracing elements d and e of the upper surface of the wing are received in a part h having a U-shaped cross section, extending in the direction of the span of the wing, while the elements of bracing d and e of the lower surface of the wing are received in a similar piece h1 having a U-shaped cross section. The cheeks of these U-shaped pieces are arranged so as to extend along the ends of the cheeks of the elements d 'bracing to which they are riveted, and the webs of the U-pieces, which are vertical, are riveted to extensions formed in the webs of the bracing members.
The webs of these U-shaped pieces are connected together by spacer diagonals arranged according to the Warren system, and they are also provided, at the point where the spacer elements meet on said U-pieces, with a vertical plate h2 to which are fixed triangular bent pieces h3 which extend in the direction of each superimposed pair of spacer elements; these triangular pieces h3 are also fixed, at points
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spaced from the vertical plates, to the webs of each superimposed pair of spacer elements, constituting a triangular connection at three points for each triangular part h3.
At the leading edge, a fairing of suitable shape and indicated in h4 is provided. The construction of the trailing edge beam, being similar to that of the leading edge beam, will be understood from the above description, the only difference being that a h5 fin is hinged to the beam from the trailing edge to the outer part of the wing, while the space between the aileron and the root of the wing is occupied by a fairing having an appropriate section and indicated in h6.
It will be noted that, due to the tapered shape of the wing, the arrangement of the bracing elements must be slightly modified at the location of the leading and trailing edges.
In addition to the bracing elements of the construction thus formed, clamps or stiffeners can be attached in the direction of the span of the wing, or transversely to it, and around the wing a stabilizer is applied and subject in any suitable manner.
The construction thus produced makes it possible, as mentioned previously, to obtain a wing which can be considered as an analytical construction in which the bracing elements are entered so as to conform to the contour of the wing. The geodesic bracing elements not only act as bracing members resistant to torsional forces and horizontal shear forces, but they also serve as templates to support the stabilizer and thus eliminate the usual ribs or transverse members and the guying of drag and drag antagonists, while the material constituting the geodesic bracing elements is used at its highest degree of efficiency, so that an extremely light wing is thus obtained,
of a great
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solidity and great rigidity.
The construction described in the above makes it possible to produce a shaped wing carcass, in which the geodesic bracing elements withstand all the torsional forces applied to the wing like a working coating, but without the weight. that a coating of this type must necessarily have, in order to resist the wrinkling of the coating capable of being produced by resisting the torsional or bending forces. Consequently, the effect obtained is that of a coating of great thickness, but having however a minimum weight and which not only resists torsional forces, but contributes to the strength or resistance of the wing in other directions, thus making it possible to produce a wing of great strength and rigidity for the minimum of weight.
In the variant mentioned above, the construotion is the same, except that the diagonals c arranged according to the Warren system and extending between the beams are omitted, thus forming a wing whose interior is completely free and unobstructed. In this variant, in which the outer end of the wing is left open and the depth of which is not reduced to the point of forming a thin outer edge closing the wing, an inner wing may be provided, of any suitable construction. , telescoping in the outer wing, for example by being guided on suitable rollers, this inner wing being intended to be projected outwardly and out of the outer wing in order to increase the area of the wing during the take off or landing,
times when a lower flight speed is desirable under a lighter load on the wing. An inner wing or such extension may be provided in each wing, or one could also provide multiple extensions which could be slid outward either simultaneously to increase the elevation.
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gure an equal quantity for each section of the multiple extension, ie successively. In such a construction, the depth of the chord of the entire inner wing could remain constant, while the larger outer wing, which is not adjustable, but is permanently attached to the fuselage, may have a shape. tapering from its root to its tip.
It will be understood that the inner wing can oomporter longitudinal beams (with or without web or other element connecting these beams together) and geodesic bracing elements intersecting and similar to those of the outer wing.
The invention is particularly applicable to an oantilever wing, but it is also applicable to superimposed wings which are braced and kept apart from each other by masts or cell uprights, with or without support or antagonist guying. lift in order to absorb lift forces and help resist torsional forces.