FR2816913A1 - Aile de traction a bord d'attaque rigide et aerodynamique - Google Patents

Abstract

Aile de traction à bord d'attaque rigide et profilé, destinée aux sports de glisse comme le surf à cerf-volant ou tout autre sport utilisant le vent sur l'eau, la neige, la terre ou tout simplement le vent seul. Cette aile comportant un fourreau d'attaque composé de lattes gonflées reliées entre elles par des cloisons, le tout assemblé de manière à obtenir un profil aérodynamique. Une aile qui vole comme un cerf-volant enfant sur la ligne (M') avant centrale de la figure 8 sans pilotage ni traction, grâce à un dièdre positif qui donne une grande stabilité, cette ligne (M') permettant aussi de ramener l'aile pour le décollage où l'atterrissage.

Description

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La présente invention concerne une aile reliée par des lignes à la charge à tracter.

Les avantages liés à l'utilisation de la traction d'une aile par rapport à une voile sont multiples : l'aile soulage la charge et évite la gîte, son profil est plus stable et son aérodynamique plus important, sa finesse peut être beaucoup plus importante.

Il existe aujourd'hui un grand nombre d'ailes sur le marché, elles présentent toutes des avantages mais aucune ne réunit les qualités indispensables à la pratique raisonnée d'un sport en pleine expansion nommé surf à cerf-volant ou en anglais Flysurf .

La première qualité d'une aile doit être un contrôle optimal dans la quasitotalité des conditions climatiques rencontrées : l'utilisateur doit pouvoir en toutes circonstances garder le contrôle de la puissance de l'aile, et pouvoir poser l'aile, sans tout larguer, ce qui est dangereux pour autrui et comporte un certain nombre d'inconvénients, ou sans endommager le matériel lorsque le vol devient trop dangereux et qu'il faut atterrir rapidement.

La seconde qualité doit être un décollage rapide aussi bien sur terre qu'en milieu marin sans aide extérieure, ainsi qu'une bonne réserve de flotabilité en cas de gros problème en mer, l'aile pouvant servir de radeau de survie grâce à l'ensemble de lattes gonflées formant un matelas pneumatique.

La troisième qualité est encore au stade expérimental, il s'agit d'arriver à obtenir une zone neutre où l'aile reste en l'air dans une position stable sans pilotage et avec un minimum de traction.

La majeure partie de l'invention concerne la zone de l'aile qui présente le plus d'intérêt en terme d'évolution et qui est sans aucun doute le bord d'attaque ou plus précisément la partie avant de l'aile. Elle doit répondre à deux impératifs qui sont : la rigidité et l'aérodynamique. Pour cela, elle doit être constituée de lattes longitudinales d'attaque jointives (C) contenant un gaz comprimé, le plus souvent de l'air, et d'une enveloppe appelée fourreau (A). Cet ensemble est représenté en coupe transversale sous 2 formes, figures 1 et 2 de la page 1/4, du moins rigide et aérodynamique au plus rigide et aérodynamique. Le nombre de cloisons (B) variant de 1 à quelques dizaines sachant que l'aile doit être la plus légère possible pour voler. Cet ensemble, grâce à son fourreau profilé exactement comme l'enveloppe de l'aile d'un avion, peut rentrer dans l'air avec un angle d'incidence très faible par rapport au vent comme représenté sur les dessins. Il présente aussi une rigidité suffisante pour ne pas se déformer lorsque la pression de l'air sur la paroi augmente, due à la vitesse de déplacement qui peut être nettement supérieure à celle du vent.

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Il existe déjà, sur l'aile marine Wipika de Bruno Legaignoux, un bord d'attaque composé d'une latte gonflée pour la rigidité de la structure, mais cette unique latte gonflée ne permet pas de grandes finesses de profil d'attaque étant donné le diamètre très important de latte rendu obligatoire par le facteur rigidité. Le volume de gaz nécessaire pour une bonne rigidité nécessite une section de latte importante, le rôle de la pression étant minime, surtout qu'une forte pression augmente considérablement les risques de fuites.

Aussi, avec une seule latte, le profil du bord d'attaque n'est plus aérodynamique et peu se dérober lorsque l'angle d'incidence de l'aile par rapport au vent devient faible. Alors l'aile décroche et tombe, ce qui rend obligatoire l'utilisation de plusieurs lattes longitudinales d'attaque, gonflées et accolées, contenues dans un fourreau comme le montrent les figures de la page 1/4.

La figure 1 représente en coupe, la forme la plus simple du bord d'attaque profilé composé seulement de 2 lattes longitudinales d'attaque gonflées (C) et accolées pour la rigidité contenu dans un fourreau (A) pour l'aérodynamique.

Une cloison (B) augmente la rigidité de l'ensemble des lattes, un renfort (R) en film plastique augmente la rigidité du fourreau selon le principe de la gouttière (feuille de zinc qui prend sa rigidité dans la forme demi sphérique). La zone (Z) ne présente aucun intérêt et tend à diminuer avec l'évolution du système lattes/fourreau. Le vent (V) souffle de gauche à droite et est supposé laminaire, l'extrados (E) est la partie supérieure du fourreau et de l'aile, la partie inférieure est l'intrados (1).

La figure 2 représente en coupe un bord d'attaque plus aérodynamique, l'espace (Z) se réduit grâce à l'augmentation du nombre de lattes longitudinales gonflées et accolées. L'ensemble est plus rigide grâce à l'utilisation de 5 lattes gonflées de type (C) et donc de 4 cloisons (B). Le fourreau (A) ne change pas mais comme les risques de déformation sont plus faible, on peut dire que l'aérodynamique est meilleur..

Cette figure met en évidence la longueur (L) du fourreau allant d'une vingtaine de centimètres à quelques mètres, et l'épaisseur (e) compris entre 5 et 50 centimètres. Elle intervient aussi sur le fait que pour que l'aile vole, il faut que la courbe d'extrados soit plus forte que celle d'intrados, autrement dit que l'extrados soit plus long que l'intrados. Il en est de même pour les lattes gonflées, surtout pour la seconde, sa partie supérieure est plus longue que sa partie inférieure, ou bien (a) est plus grand que (b), autrement dit, ses cloisons divergent entre elles de bas en haut, cela est de moins en moins vrai vers la fuite de l'aile, où l'on peut finir par une convergence par un profil auto-stabilisateur.

Le brevet d'Andréas Reinhart concernant les profils d'ailes à géométrie variable à structure filamenteuse met en évidence ce principe. Nous verrons plus tard

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que l'aile selon l'invention possède aussi une géométrie variable dont le principe repose sur la flexion des lattes transversales en fibres et non pas sur la pression interne comme dans le brevet de Mr Reinhart.

Le but de l'invention comme le montre la figure 3 est d'augmenter la rigidité du profil en diminuant le diamètre ou la section des lattes grâce notamment à l'utilisation de renforts (3) et (5). En matières plus rigide (monofilms plastiques) que le reste de l'aile, Ils sont pris en sandwich dans l'enveloppe (1) parce qu'ils sont sensibles aux coutures d'assemblages (4) entre (1) et (2).

L'enveloppe externe (1) doit résister aux fortes tractions dues à la pression exercée par l'air comprimé à l'intérieur de la chambre (6).

Un nombre de 3 lattes longitudinales d'attaque gonflées et juxtaposées paraît être suffisamment efficace sans être trop lourd comme l'illustre la figure 4. Il s'agit maintenant de définir l'assemblage entre les lattes (C) et les lattes transversales en fibres (H) qui maintiennent la partie arrière de l'aile en toile mince comme une voile. La partie avant de la latte profilée (H) se trouve à l'intérieur du fourreau (A), sous l'extrados et se fixe directement sur les lattes gonflées, le plus efficace étant sur la première (7) et sur la dernière latte (9), respectivement aux points (G) et (F').

La figure 5 illustre en 3 dimensions les zones d'ancrage de l'extrémité avant de la latte profilée transversale en fibre (H) sur les lattes d'attaque (7) et (9). La fixation (G) est un embout en matière plastique ou composite et la fixation (F) est un tube creux de même matière.

Il s'agit de mettre en évidence le fait que les lattes transversales en fibre doivent être maintenu sur les lattes gonflées par l'intermédiaire de fixations appropriées pour une meilleure rigidité de l'aile, surtout dans sa partie arrière.

L'aile ne doit fléchir vers le bord de fuite (F') de la figure 6 ou seulement dans le sens voulu, toutes déformations involontaires sur la toile (K) sont nuisibles.

Seule l'utilisation de plusieurs lattes longitudinales d'attaque gonflées et accolées (C) empêche les lattes (H) de converger entre elles sur l'arrière, ce qui tend la toile (K) en tout point de l'aile.

Cette figure représente une des formes possible d'aile, elle est seulement donnée à titre d'exemple pour mieux comprendre les principes de l'invention.

Nous retrouvons les lattes d'attaque longitudinales gonflées et accolées (7,8, 9), le fourreau (A) sur le bord d'attaque (A'), les différents points d'ancrages (M) des suspentes avant, les différents points d'ancrages des suspentes arrières (N), les lattes transversales (H) ainsi que la toile mince (K) reliée au fourreau

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formant la partie arrière de l'aile dont l'importance sera développée dans l'explication de la figure 8.

La figure 7 représente de face, l'exemple de la figure 6, elle met en évidence qu'un dièdre positif permet un meilleur redécollage de l'eau et une grande stabilité de l'aile sans pilotage. Les forces de traction (T) convergent en un seul point, cela met en évidence le fait que l'aile peut voler comme un cerf-volant à une seule ligne.

La hauteur de l'extrémité de l'aile (d') est comprise entre quelques dizaines de centimètres et 2 mètres pour les plus grandes surfaces.

La figure 8 est importante sur plusieurs points, elle représente l'aile complète en coupe transversale centrale.

Elle met en évidence qu'une simple action sur les lignes arrières (N), engendre la modification des 2 paramètres fondamentaux de l'aile qui sont, la gestion de l'angle d'incidence par rapport au vent et la géométrie du profil de l'aile : en terme de voile, son creux. Les suspentes avants (M) étant bien entendu reliées à la charge, c'est à dire fixes. Un changement de tension sur les lignes arrières intervient directement sur le profil par l'intermédiaire de la flexibilité des lattes transversales en fibres (H). Lorsque l'on exerce une traction sur les lignes arrières, l'angle d'incidence de l'aile par rapport au vent augmente et le profil se creuse, (C') augmente grâce à la souplesse des lattes transversales en fibres (H) utilisées, il en résulte un ralentissement de la vitesse de l'aile ainsi qu'une augmentation de la traction. A l'inverse, lorsque l'on relâche la tension sur les lignes ou suspentes arrières, il en résulte une diminution de l'angle d'incidence par rapport au vent ainsi qu'un aplatissement du profil : autrement dit (C') diminue, l'aile est alors plus rapide et la puissance moins importante. Le profil de l'aile est donc à géométrie variable instantanée grâce à l'élasticité des lattes transversales ce qui rend l'utilisation de l'aile beaucoup plus aisée. La taille et la forme triangulaire de la pièce (S) est prépondérante sur la sensibilité de la déformation du profil, elle sert aussi de gouvernail pour la stabilité de l'aile, plusieurs lignes arrières (N) doivent en être équipées. Le diamètre (d) des lattes gonflées juxtaposées (C) est compris dans une échelle allant de 5 à 50 centimètres suivant la position de la latte dans le fourreau et la surface de l'aile.

Les suspentes ou les lignes (M) sont fixées directement sur une des lattes gonflées (C) en passant à travers le fourreau (A) généralement sur l'une des premières lattes gonflées (C).

Afin une aile qui vole comme un cerf-volant enfant sur la ligne (M') avant centrale sans pilotage ni traction, grâce un dièdre positif et une grande stabilité , cette ligne (M') permettant aussi de ramener l'aile pour le décollage où l'atterrissage..

Claims (5)

1. 

   REVENDICATIONS 1) Aile de traction à bord d'attaque épais composée d'un ensemble de lattes longitudinales d'attaques gonflées et accolées (C) de différents diamètres suivant leur position, contenues à l'intérieur d'un fourreau (A), et d'une enveloppe mince (K), le tout formant un bord d'attaque rigide et profilé comme une aile d'avion.
2. 2) Aile de traction selon la revendication 1 caractérisée en ce que la jonction des lattes (C) forme des cloisons augmentant la rigidité de l'aile.
3. 3) Aile de traction selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'enveloppe mince (K) présente une géométrie variable instantanée par déformation des lattes transversales (H) en matériau souple.
4. 4) Aile de traction selon la revendication 1 caractérisée en ce que la partie avant de la latte transversale (H) se trouve à l'intérieur du fourreau (A), sous l'extrados et se fixe directement sur les lattes gonflées (C), le plus efficace étant sur la première et la dernière des lattes jointives.
5. 5) Aile de traction selon la revendication 1 caractérisée en ce que le dièdre de l'aile est légèrement positif pour faciliter le décollage et l'absence de pilotage. Les forces de tractions convergeant.