CH617896A5 - - Google Patents

Description

La présente invention est relative à une aile volante utilisée pour la pratique du vol libre.

io Le vol libre, qui consiste à piloter un planeur delta, c'est-à-dire une aile delta conique, une aile Rogallo ou autres, a récemment pris un développement considérable, que l'on peut considérer à juste titre comme prématuré et beaucoup trop rapide, eu égard aux réactions encore mal connues des ailes volantes de ce type 15 dans ce genre d'application.

En effet, si les propriétés des ailes du type delta sont bien connues, dans leur application aux avions, ces ailes n'avaient jusqu'à présent été utilisées comme planeurs non pilotés que pour amener à terre des charges inertes lourdes.

20 Dans cette application, la charge est suspendue en un point précis au-dessous de l'aile, assurant ainsi un centrage et une incidence absolument constants grâce auxquels l'aile se comporte à la façon d'un parachute à voilure planante.

L'utilisation comme planeur piloté d'une aile de ce type 25 constituée d'une armature rigide sur laquelle est tendue une voilure, par exemple en toile et dépourvue de surfaces de commande, nécessite, pour assurer un pilotage, d'agir sur l'incidence et l'inclinaison de la voilure. Dans ce but, le pilote suspendu librement sous la voilure agit sur un trapèze qui est relié, d'une 30 part, à l'extrémité avant de l'armature et, d'autre part, à son extrémité arrière, pour modifier l'incidence et/ou l'inclinaison.

De ce fait, le poids du pilote se trouve déplacé vers l'avant ou vers l'arrière, ou latéralement, modifiant ainsi le centrage et l'équilibre.

35 II est bien connu que les ailes delta présentent des inconvénients nombreux aux faibles vitesses, qui sont une mauvaise stabilité et une grande sensiblité à l'incidence, qui doit être importante. S'il est facile de remédier à ces inconvénients sur un avion, il n'en est pas de même pour une aile delta de construction légère, 40 utilisée comme planeur piloté.

Dans ces conditions, le pilotage d'une aile delta est extrêmement délicat et les ailes utilisées pour le vol libre ne présentent pas, dans l'état actuel de la technique, des propriétés de stabilité suffisantes et sont dangereuses, même entre les mains de pilotes 45 confirmés, et les nombreux accidents qui se sont produits depuis quelques années démontrent de façon évidente la nécessité de la mise au point d'un engin plus évolué pourvu de moyens lui assurant une stabilité parfaite dans toutes les conditions de vol et ne présentant pas de réactions brusques susceptibles de surprendre le so pilote et de lui faire perdre le contrôle de l'engin.

On connaît par ailleurs différents moyens qui ont été créés et utilisés pour améliorer considérablement les propriétés, notamment des parachutes, qui consistent à provoquer un écoulement d'air de l'intrados vers l'extrados à travers des ouvertures de la 55 voilure par l'intermédiaire d'agencements dénommés tuyères, comme décrit notamment dans les brevets français Nos 1270015 et 1350702, écoulement qui produit une composante de vitesse et, par suite, un mouvement du parachute vers l'avant. Cet agencement est maintenant utilisé dans tous les pays. 60 On a également tenté d'utiliser ces mêmes tuyères sur différents engins volants tels que décrits dans les brevets belge N° 671479 et français N° 1383036, et ayant des formes diverses.

Le but de l'invention est de résoudre le problème posé par l'instabilité en vol des engins très particuliers que sont les planeurs 65 delta, les ailes de type Rogallo ou autres utilisés pour la pratique du vol libre piloté.

Ce but est atteint suivant l'invention par l'aile volante définie dans la revendication 1.

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De telles tuyères disposées à l'avant d'une aile de type Rogallo agissent comme les fentes ou becs de sécurité sur les ailes à profil épais des avions en assurant un effet hypersustentateur tendant à relever l'extrémité avant de l'aile et empêchant ainsi le dangereux flottement de la voilure.

La présence des tuyères le long du bord de fuite apporte la possibilité de manœuvrer en lacet et celle de freiner ainsi que de se propulser, comme décrit dans les brevets précités.

Le pilote n'étant alors plus obligé de déplacer le poids de son corps par rapport à l'aile, il devient possible de l'installer sur un siège fixe par rapport à l'aile et agencé de façon que celle-ci présente en vol une incidence prédéterminée constante.

Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels :

— la fig. 1 est une vue en plan de dessus de l'aile volante suivant l'invention ;

— la fig. 2 est une vue d'ensemble des éléments de l'ossature de l'aile, non assemblés ;

— la fig. 3 est une vue en élévation latérale schématique de l'aile montrant l'agencement des commandes et du dispositif portant le pilote;

— la fig. 4 est une vue partielle en élévation d'arrière montrant l'agencement des éléments de l'ossature portant le pilote;

— la fig. 5 est une vue partielle montrant un exemple du montage articulé d'un élément de l'ossature sur la traverse avant de cette dernière;

— la fig. 6 est une vue partielle d'un exemple de fixation des éléments de l'ossature sur la traverse arrière;

— la fig. 7 est une vue montrant une tuyère développée en plan, son agencement, ainsi que son profil;

— la fig. 8 est une vue partielle du bord de fuite de la voilure de l'aile montrant l'agencement d'une tuyère ainsi que la commande de direction;

— la fig. 9 est une vue partielle schématique en élévation latérale montrant trois profils différents d'une tuyère, qui peuvent être obtenus au moyen de drisses de commande actionnées par le pilote.

En se référant au dessin et plus particulièrement à la fig. 1, l'aile volante 1 comprend une ossature rigide, qui peut avantageusement être constituée de tubes, barres, tiges ou autres profilés métalliques en un alliage léger ou autre matière appropriée, qui présente en plan la forme d'un trapèze isocèle, dont la petite base constitue le bord d'attaque 2, qui est par exemple formé d'un profilé en aluminium de section en U. Entre les ailes de cet élément sont fixés de façon articulée, à chaque extrémité, un élément latéral 3 et, un peu en retrait par rapport aux extrémités et entre les éléments 3, deux éléments longitudinaux intermédiaires 4 plus courts que les éléments 3.

Les éléments latéraux 3 s'étendent vers l'arrière à partir de l'élément transversal avant 2 en s'éloignant l'un de l'autre et les éléments intermédiaires 4 s'étendent, également vers l'arrière, et entre les éléments 3, en se rapprochant l'un de l'autre.

Les éléments 4 sont reliés à leur extrémité opposée par un élément transversal arrière 6 plus court que l'élément 2 et, entre leurs extrémités, par un élément transversal intermédiaire 7.

Deux éléments transversaux intermédiaires 5 sont fixés aux extrémités de l'élément intermédiaire 7 et s'étendent latéralement de part et d'autre de l'axe longitudinal X-X de l'aile vers les éléments latéraux 3, auxquels ils sont fixés.

Comme l'élément avant 2, les éléments 7 et 6 sont avantageusement constitués de barres ou de profilés en alliage léger.

L'ossature de l'aile est complétée par deux éléments rigides à peu près verticaux 9 fixés chacun par une extrémité à une extrémité de l'élément transversal intermédiaire 7, et articulés au voisinage de leurs extrémités opposées à des éléments rigides 11

s'étendant vers l'extérieur et reliés aux extrémités externes des éléments 5 et, de ce fait, en même temps aux éléments 3.

Les extrémités inférieures des éléments 9 sont pourvues chacune d'un étrier 13 dans lequel sont fixées les extrémités d'une traverse 40 formant siège, et un harnais classique de parachute 41 représenté partiellement est fixé aux éléments verticaux 9 et à la traverse 40 de façon appropriée pour maintenir le corps d'un pilote assis sur la traverse entre les éléments 9.

Pour assurer une position constante de l'ossature de l'aile par rapport au siège 40 lorsque les éléments 9 sont verticaux, en d'autres termes pour assurer une incidence constante de l'aile par rapport à la verticale lorsque le pilote est assis sur le siège, dans le harnais, en considérant l'ensemble en élévation latérale (fig. 3), il est prévu, sur chacune des extrémités du siège 40, une boucle à laquelle sont fixés par une extrémité deux câbles 15 qui sont fixés chacun par leur extrémité opposée au point d'articulation correspondant 16 d'un élément 3 correspondant sur l'élément transversal avant 2. D'une façon analogue, deux câbles 15' relient les extrémités du siège 40 à celles de l'élément transversal 6, comme représenté en 17.

On comprend ainsi que l'ensemble siège/harnais est relié en deux points espacés du bord de fuite et en deux points espacés du bord d'attaque, respectivement en avant et en arrière des éléments verticaux 9 portant le siège. On comprend que, grâce à cet agencement, lorsque les éléments 9 sont maintenus verticaux par le poids du pilote, l'ossature de l'aile présente une incidence qui est maintenue constante, mais qui peut être réglée au préalable en modifiant la longueur des câbles 15, 15'.

La voilure de l'aile, qui est réalisée en un tissu quelconque présentant la résistance appropriée, est fixée sur l'ossature par des gaines tubulaires (non représentées) dans lesquelles sont enfilés respectivement les éléments 3 et 4 de l'ossature, et est tendue et plane entre les éléments 4, ceux-ci étant de préférence disposés sur l'extrados.

Cette voilure comporte plusieurs tuyères du type ballon formant venturi, dont la construction est représentée à la fig. 7.

Les tuyères étant toutes identiques dans leur construction, une seule d'entre elles sera décrite.

Chaque tuyère est constituée de deux pièces de tissu 18,19 de forme à peu près trapézoïdale, ayant chacune un bord convexe 20, 21, comme représenté en plan à la fig. 7. Les bords 20 et 21 sont solidement cousus ensemble, cette couture étant de préférence renforcée par une sangle d'une façon analogue à celle dont sont fabriquées les tuyères utilisées sur de nombreux parachutes.

Les pièces de tissu 18 et 19 étant réunies, la tuyère présente dans son ensemble en projection la forme de deux trapèzes isocèles accolés par leurs petites bases, comme on le voit schéma-tiquement à la fig. 1, et elle présente en section longitudinale une forme représentée par le trait interrompu 22 à la fig. 7. Le bord avant 23 de la tuyère est cousu sur l'extrados de la voilure et la tuyère est fixée sur celle-ci, par ses bords latéraux, sur les bords d'une ouverture correspondante découpée dans la voilure, l'extrémité arrière 24 de la tuyère délimitant au-dessus de l'extrados une ouverture 25 de sortie de l'air (fig. 8).

La voilure comporte une tuyère avant A, disposée en position centrale au milieu du bord d'attaque, deux tuyères intermédiaires I disposées de part et d'autre de la tuyère A et légèrement en arrière de celle-ci, et quatre tuyères arrière B disposées en une rangée, et débouchant au voisinage du bord de fuite.

Les tuyères intermédiaires I comportent une sangle longitudinale de renforcement 26 cousue entre leur bord avant et leur couture transversale intermédiaire, et un câble 27 (fig. 3) est fixé au point de jonction de cette sangle et de cette couture sur chaque tuyère I ; ce câble est relié à une poignée d'actionnement 28, qui est maintenue à portée de la main du pilote au voisinage de son siège, par exemple au moyen de supports 29 fixés sur les éléments longitudinaux intermédiaires 4 de l'ossature et à travers une extrémité desquels coulissent les drisses 27.

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L'action des tuyères est la suivante :

Ces tuyères sont du type ballon formant venturi. Leur répartition sur la voilure canalise et accélère l'écoulement de l'air de l'intrados de la voilure vers l'extrados et d'avant en arrière en assurant un effet hypersustentateur, et appliquant à l'aile une composante de déplacement horizontale vers l'avant.

En outre, la tuyère avant A disposée dans la partie plane de la voilure entre les éléments 4, jouant le même rôle que les fentes ou becs de sécurité sur les ailes d'avion, empêche toute tendance de l'aile à piquer et assure ainsi à cette aile une très grande stabilité longitudinale.

Les tuyères intermédiaires I, qui sont reliées aux poignées d'actionnement 28 par les drisses 27, peuvent assurer un effet de propulsion. En se référant à la fig. 9, on a désigné par x le profil de la tuyère en fonctionnement normal, gonflée par l'écoulement de l'air. La ligne Y en traits pleins montre le profil de la tuyère lorsque le pilote exerce une traction sur la poignée 28. Lorsqu'une telle action est exercée par le pilote simultanément sur les deux tuyères intermédiaires I, celles-ci prennent appui sur l'air, en étranglant ainsi momentanément l'écoulement de celui-ci et, lorsque le pilote relâche la traction exercée sur les poignées 28, cette tuyère reprend sa forme initiale x sous l'action de la pression de l'air, accélérant ainsi brusquement l'écoulement de celui-ci, ce qui renforce momentanément l'action propulsive normale des tuyères.

On a représenté par le trait plein Z le profil des tuyères lorsque le pilote exerce sur les poignées 28 une traction suffisante pour amener la paroi des tuyères au-dessous du plan de l'ossature.

Cette position des tuyères assure un freinage énergique, réalisé par un cabrage de l'aile.

Les tuyères arrière R ont également une action hypersustenta-trice, propulsive et de canalisation de l'écoulement de l'air, assurant à l'aile une grande stabilité de trajectoire.

Par ailleurs, une sangle 30 est fixée perpendiculairement au bord de fuite de la voilure, entre les deux tuyères de chaque paire latérale arrière, et un câble 31 est fixé au point de jonction de la sangle 30 avec le bord de fuite, ces câbles 31 étant montés coulissants, par exemple dans des supports 32 fixés également sur l'élément 9 de l'ossature au voisinage des épaules du pilote, et se terminant chacun par une poignée d'actionnement 33.

La commande de direction de l'aile est ainsi assurée par les câbles 31 sur lesquels le pilote peut exercer une traction afin d'abaisser le bord de fuite de la voilure, augmentant ainsi la traînée sur ce côté, comme représenté en trait plein à la fig. 8. La traînée étant ainsi augmentée d'un côté seulement de la voilure, l'aile tend à tourner de ce côté. Le pilote peut ainsi diriger l'aile en utilisant les poignées 33.

On remarquera que, si on le désire, un câble supplémentaire 27' peut être fixé sur chaque poignée 28, ces deux câbles se rejoignant au milieu de la tuyère avant A. On peut ainsi utiliser également cette tuyère A pour produire un effet propulsif s'ajou-tant à celui obtenu par les battements des tuyères intermédiaires I.

On peut également, si on le désire, utiliser la sortie de l'une ou des deux tuyères arrière latérales de chaque côté de l'aile pour réaliser la commande de direction, les câbles 31 étant alors fixés au bord de fuite d'une tuyère, comme représenté en 34 à la fig. 1.

On remarquera que, du fait que la voilure est maintenue par les éléments 3 et 4 de l'ossature qui sont enfilés dans des gaines de la voilure, mais n'est pas maintenue le long de son bord de fuite, cette voilure tend à prendre en vol une forme convenablement galbée au bord de fuite, en restant plane dans sa partie centrale, ce qui contribue à sa stabilité en vol.

La présence et l'action de la tuyère avant A, en combinaison avec l'incidence de l'aile maintenue constante et avec l'effet hypersustentateur et la composante de déplacement vers l'avant assurés par les autres tuyères, assurent à l'aile volante une grande stabilité, notamment longitudinalement, empêchant l'effet de flottement de la voilure qui se produit sur les planeurs delta actuels aux faibles incidences, effet difficilement contrôlable.

On remarquera également que, grâce à l'agencement des éléments 9, 11 et des câbles 15,15' qui délimitent ensemble une pyramide renversée, le siège portant le pilote est maintenu au-dessous d'un point déterminé de la voilure, assurant un centrage invariable en même temps que l'incidence constante de l'aile, comme indiqué plus haut.

Il en résulte qu'au contraire des planeurs ou ailes delta connus jusqu'à présent, le pilote tend, par son propre poids appliqué en un point déterminé, à maintenir une incidence constante de l'aile, et commande les mouvements de celle-ci par des actions exercées sur les tuyères et la voilure, tandis que sur les planeurs delta actuels, la seule possibilité d'action de commande pouvant être exercée par le pilote consiste à faire varier le centrage en déplaçant le poids de son corps par rapport à l'aile, ou en modifiant sa position.

Le maintien d'une incidence constante permet également de satisfaire aux impératifs de cette forme de voilqre, savoir une forte incidence pour les faibles vitesses.

Enfin, les propriétés de l'aile volante sont telles que cette aile, lâchée dans l'espace en position de vol à partir d'un point fixe, se comportera tout d'abord comme un parachute en présentant une chute décroissante au fur et à mesure que la pression de l'air sur l'intrados donnera naissance, grâce aux tuyères, à une composante de mouvement horizontale, pour atteindre enfin sa vitesse normale de vol.

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Claims (10)

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1. Aile volante destinée à être utilisée en vol libre piloté, comprenant une ossature rigide sur laquelle est fixée une voilure, et des moyens reliés à l'ossature pour porter le pilote, la voilure comportant des moyens hypersustentateurs, propulseurs, de freinage et de direction, constitués par plusieurs tuyères réparties sur la surface de la voilure et adaptées pour canaliser l'écoulement de l'air de l'intrados de la voilure vers son extrados, de l'avant vers l'arrière, caractérisée en ce que les moyens pour porter le pilote comprennent un siège suspendu sous l'ossature par au moins deux montants rigides qui sont immobilisés par rapport au plan contenant cette ossature suivant un angle d'incidence fixe en vol, la voilure comportant une bande intermédiaire longitudinale maintenue à peu près plane, reliant entre elles deux parties latérales à peu près triangulaires souples, l'ensemble ayant en plan la forme d'un trapèze isocèle dont la petite base constitue le bord d'attaque, la bande intermédiaire comportant une tuyère et chacune des parties latérales comportant au moins deux tuyères.

2. Aile suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'ossature comprend un élément transversal constituant le bord d'attaque, à partir de chaque extrémité duquel s'étendent respectivement un élément à peu près longitudinal et un élément latéral divergents délimitant ensemble les parties latérales à peu près triangulaires de la voilure, respectivement les éléments longitudinaux délimitant entre eux la bande intermédiaire longitudinale.

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REVENDICATIONS

3. Aile suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une tuyère axiale médiane avant à l'extrémité de la bande intermédiaire, chaque partie latérale à peu près triangulaire comportant deux tuyères arrière parallèles et côte à côte le long de sa base formant le bord de fuite et une troisième tuyère adjacente à la bande intermédiaire, entre la tuyère avant et les tuyères arrière, les tuyères étant du type ballon formant venturi.

4. Aile suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les éléments latéraux et longitudinaux sont reliés entre eux de façon articulée par au moins un élément transversal intermédiaire parallèle au bord d'attaque, les extrémités arrière des éléments longitudinaux étant réunies par un troisième élément transversal.

5. Aile suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la voilure est fixée sur toute sa longueur sur les éléments latéraux et longitudinaux, par exemple au moyen de gaines solidaires de la voilure et dans lesquelles sont enfilés lesdits éléments, la voilure étant tendue entre les éléments longitudinaux et par-dessous ceux-ci.

6. Aile suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'un câble est fixé à peu près au centre de la tuyère avant et/ou des tuyères intermédiaires et s'étend jusqu'aux moyens de suspension portant le siège du pilote.

7. Aile suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'un câble est fixé sur le bord de fuite de la voilure entre les deux tuyères arrière de chacune desdites surfaces, et s'étend jusqu'aux moyens de suspension portant le siège du pilote.

8. Aile suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'un câble est fixé au bord de fuite de chacune des tuyères arrière les plus externes et s'étend jusqu'aux moyens de suspension portant le siège du pilote.

9. Aile suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de suspension portant le siège du pilote sont constitués par deux éléments rigides à peu près verticaux en vol, fixés aux éléments intermédiaires longitudinaux et à l'élément transversal intermédiaire situé en un point déterminé de la profondeur de l'aile, et dont les extrémités inférieures sont reliées par une traverse formant siège et qui est elle-même reliée en des points espacés sur le bord d'attaque et sur le bord de fuite de façon à délimiter une pyramide renversée à peu près indéformable.

10. Aile suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que les câbles comportent des poignées d'ac-

tionnement et sont montés coulissants sur les éléments de suspension et de l'ossature, à portée de main du pilote assis sur le siège.