FR2952348A1 - Gouverne aerodynamique crocodile pour aeronef - Google Patents

Abstract

Une gouverne aérodynamique (6) de bord de fuite d'une surface aérodynamique portante (3) d'aéronef de type crocodile comporte deux volets (7, 8) de gouverne, chaque volet (7, 8) étant solidaire dans une partie avant d'un arbre de rotation (71, 81) déterminant l'axe (711, 811) de rotation du volet de gouverne. Dans une position dite de braquage nul les volets de gouverne (7, 8) sont sensiblement jointifs et forme une partie arrière de la surface portante et chaque volet de gouverne (7, 8) est mobile en translation, indépendamment de l'autre volet de gouverne, par rapport à la surface portante (3), chaque volet (7, 8) étant entraîné en rotation par rapport à la surface portante (3) autour de son axe de rotation (711, 811) par le mouvement de translation. Les extrémités de l'arbre de rotation (71, 81) comporte des extensions (712, 812) guidées par des glissières (341, 342) fixées à la surface portante (3) et sont entraînées en rotation par des pignons (713, 813) fixés à ces extrémités coopérant avec des crémaillères (343, 344) fixées à la surface portante.

Description

Gouverne aérodynamique crocodile pour aéronef La présente invention appartient au domaine des aéronefs mettant en oeuvre des gouvernes aérodynamiques, par exemple les avions civils ou les avions militaires de transport. Plus particulièrement l'invention concerne un avion dont le contrôle de 5 certains axes est assuré par des gouvernes dites crocodiles. De manière générale, les aéronefs, en particulier dans le domaine des avions de transports mettent en oeuvre pour le contrôle des mouvements autour du centre de gravité de l'avion des gouvernes aérodynamiques de contrôle réparties sur les surfaces aérodynamiques : ailes ou empennages, voire sur le 10 fuselage. Les gouvernes aérodynamiques sont le plus souvent dédié à une fonction en raison de leurs effets principaux sur l'avion : ailerons pour le contrôle des couples autour de l'axe de roulis, gouvernes de profondeur pour le contrôle des couples autour de l'axe de tangage, gouverne de direction pour le contrôle des 15 couples autour de l'axe de lacet, aérofreins pour le contrôle de la traînée aérodynamique et destructeurs de portance ou « spoilers » pour le contrôle de la portance aérodynamique de l'aile. Pour combiner les effets d'une gouverne de contrôle d'attitude : aileron, gouverne de profondeur ou gouverne de direction, avec ceux d'aérofreins, il est 20 connu de mettre en oeuvre des gouvernes dites crocodiles. Les gouvernes crocodiles placées aux extrémités de l'aile peuvent aussi servir à créer des moments de lacet en particulier pour le contrôle autour de l'axe de lacet sur des avions ne possédant pas de gouvernes de lacet au niveau de la dérive ou ne possédant pas de dérive. L'utilisation en tant qu'aérofrein des 25 gouvernes crocodiles est dans ces cas une conséquence des possibilités offertes par ces gouvernes. Par exemple le brevet US 1974407 illustre le cas d'une gouverne crocodile qui comportent deux surfaces mobiles articulées sur un même arbre solidaire d'un longeron arrière de l'aile, formant l'une un extrados de la gouverne et l'autre un intrados de la gouverne. Les deux surfaces mobiles d'une telle gouverne lorsqu'elles sont jointives et braquées simultanément en restant jointives se comporte comme une gouverne conventionnelle telle qu'un aileron ou une gouverne de direction dont elle présente une géométrie d'ensemble similaire. Lorsque les deux surfaces mobiles sont braquées d'un angle différent, écartées l'une de l'autre, elles se trouvent dans des orientations différentes par rapport à l'écoulement aérodynamique et se comporte également comme un aérofrein. La demande de brevet GB 722842 ou encore la demande WO 2007/068450 présente un autre agencement de gouverne crocodile dans lequel les deux surfaces mobiles formant la gouverne sont articulées individuellement, pour être plus ou moins écartés symétriquement par rapport à un plan moyen, sur une partie avant elle même articulée sur la structure de l'avion pour être braquées ensembles. L'avantage de telles gouvernes crocodiles est donc de pouvoir réaliser les deux fonctions de gouverne d'une part, par un braquage simultané des surfaces mobiles constituant la gouverne, et d'autre part d'aérofrein, par un braquage différentiel de ces surfaces mobiles, les deux modes pouvant être combinés. De telles gouvernes crocodiles restent cependant peu mises en oeuvre en raison principalement des problèmes d'installation que posent les agencements proposés. Les gouvernes tels que les ailerons, gouvernes de profondeur ou de direction, sont articulées du coté du bord de fuite de la surface aérodynamique portante à laquelle elles sont associées, respectivement une aile, un empennage horizontal ou vertical, c'est à dire dans une zone d'épaisseur réduite. L'installation de deux surfaces mobiles devant être articulées pour être braquées individuellement dans cette épaisseur réduite implique des difficultés tant sur la conception structurale des surfaces mobiles et surtout de leurs articulations et de la reprises des efforts sur le longeron arrière de la surface aérodynamique portante que sur l'installation des actionneurs nécessaires pour assurer le braquage des deux surfaces mobiles, le tout devant être réalisé avec des pénalités aérodynamiques aussi réduites que possible. Ces difficultés d'installations conduisent à des montages complexes et lourds qui introduisent des limitations dans les braquages des deux surfaces mobiles de la gouverne crocodile et ne permettent pas de tirer tout le profit qui peut être attendu d'une gouverne crocodile. En outre les différentes articulations et les mouvements associés à ces conditions d'installation conduisent à maintenir des jeux fonctionnels qui sont sources de traînées aérodynamiques parasites et jouent en défaveur du bilan aérodynamique des gouvernes crocodiles. Pour résoudre ces difficultés et inconvénients des gouvernes crocodiles la gouverne aérodynamique de bord de fuite d'une surface aérodynamique portante d'aéronef de l'invention comporte, de manière similaire aux gouvernes crocodiles connues, deux volets de gouverne qui, suivant l'invention, sont chacun, et indépendamment l'un de l'autre, mobiles en translation et mobiles en rotation autour d'un axe de rotation du volet de gouverne, les axes de rotation des deux volets de gouverne étant sensiblement parallèles entre eux. Le mouvement de translation permet de créer entre la structure de la surface aérodynamique portante et le volet de gouverne un espace ou jeu qui permet de réaliser le mouvement de rotation sans interférence mécanique avec la structure de la surface aérodynamique portante. Chaque volet de gouverne comporte une position dite de braquage nul dans laquelle les deux volets d'une gouverne sont sensiblement jointifs, au moins au niveau du bord de fuite de la surface aérodynamique portante, de sorte à former une partie arrière de la surface aérodynamique portante. Dans un mode préféré de réalisation, chaque volet de gouverne, mobile en translation, indépendamment de l'autre volet de la gouverne, par rapport à la surface aérodynamique portante, est entraîné en rotation par rapport à la surface aérodynamique portante autour de son axe de rotation par son mouvement de translation. Ainsi les braquages des volets d'une gouverne sont réalisés de manière indépendante par une translation, sans nécessiter de mettre en oeuvre des actionneurs d'entraînement en rotation dont l'installation nécessite un espace plus important que des actionneurs d'entraînement en translation. Afin d'assurer un guidage précis des volets en translation, chaque volet de gouverne est fixée à un arbre de rotation, arbre de rotation dont l'axe correspond à l'axe de rotation du volet de gouverne, arbre de rotation qui comporte des extensions qui coopèrent avec des glissières de guidage, fixée à la surface aérodynamique portante, par exemple à des nervures de cette surface aérodynamique portante proches des extrémités en envergure de la gouverne aérodynamique, glissières qui déterminent une trajectoire du volet de gouverne lors du mouvement de translation. Pour assurer la rotation des volets de gouverne du simple fait de leurs translations, au moins une extension de l'arbre de rotation de chaque gouverne comporte un dispositif d'entraînement en rotation coopérant avec la surface aérodynamique portante pour modifier le braquage du volet de gouverne associé lorsque ce volet de gouverne est déplacé en translation. Le dispositif d'entraînement en rotation coopère avec la surface aérodynamique portante pour braquer le volet de gouverne concerné dans la direction de la face du volet, dite face externe, soumise à l'écoulement aérodynamique lorsque l'aéronef est en vol, lorsque le volet est déplacé en translation vers l'arrière de sorte que le braquage vers l'extérieur est associé à un recul du volet qui favorise lors du braquage son dégagement des structures environnantes de la surface aérodynamique portante et de l'autre volet de la gouverne pour former le jeu nécessaire à la rotation. Pour assurer la double fonction de gouverne agissant par modification de la portance locale de la surface aérodynamique portante et d'aérofrein générateur de traînée aérodynamique, chaque volet de gouverne est déplacé en translation indépendamment de l'autre volet par au moins un actionneur, avantageusement deux ou plus actionneurs répartissant les efforts sur le volet de gouverne et ou assurant une redondance en cas de défaillance d'un actionneur.

Un tel actionneur est par exemple un actionneur linéaire qui est solidaire à une première extrémité de la surface aérodynamique portante et solidaire à une autre extrémité du volet de gouverne et dont l'allongement permet de déplacer en translation le volet de gouverne. Le ou les actionneurs linéaires ont un axe d'application des efforts sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation du volet de gouverne pour entraîner de manière optimale le volet en translation ou le cas échéant décalé, dans la mesure de l'espace pouvant être occupé par les actionneurs et leurs éléments de jonction au volet, par rapport à l'axe de rotation d'un côté opposé à la face externe au volet afin de générer un couple contrant en partie le couple généré par les forces aérodynamiques sur le volet braqué. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse en termes de volume et d'intégration à la structure ainsi qu'en termes de fiabilité, le dispositif d'entraînement en rotation est une roue dentée ou un pignon coopérant avec une crémaillère fixée à la surface aérodynamique portante et parallèle à la glissière de guidage. De préférence un pignon est fixé à l'arbre d'entraînement en rotation à chaque extension de l'arbre d'un volet de gouverne aux extrémités en envergure du volet. Pour assurer un sens de braquage adapté, c'est à dire vers la face extérieure du volet lorsque le volet est translaté vers l'arrière de la surface aérodynamique portante, la crémaillère du dispositif d'entraînement en rotation d'un volet de gouverne est située de préférence par rapport à la roue dentée ou au pignon du côté de la face externe dudit volet de gouverne. Pour prendre en compte une efficacité aérodynamique différente entre les deux côtés de la surface aérodynamique portante comme dans le cas d'une aile ou d'un empennage horizontal, de préférence le rapport entre le braquage d'un volet et la translation de ce volet est différent pour chacun des deux volets de ladite gouverne aérodynamique, avantageusement inversement proportionnel à l'efficacité aérodynamique attribuée à chacun des volets. Lorsque le braquage d'un volet de gouverne n'est souhaité que dans la direction de sa face extérieure, le mouvement de translation du volet de gouverne comporte une position limite avant par rapport à la surface portante pour laquelle ce volet est dans la position angulaire de braquage nul dans laquelle sa face externe est dans la continuité de la surface aérodynamique portante.

Lorsqu'un braquage d'un volet de gouverne doit pouvoir être réalisé dans les deux sens par rapport à la position de braquage nul, avantageusement la position de braquage nul correspond à une position intermédiaire en translation entre la position limite avant et la position limite arrière des extensions de l'arbre dans les glissières de guidage. Dans une forme de réalisation pour obtenir une traînée aérodynamique maximisée des volets de gouverne dans le mode de fonctionnement aérofrein, le mouvement de translation d'un volet de gouverne comporte une position limite arrière par rapport à la surface aérodynamique portante pour laquelle le volet est dans une position braquée par rapport à la position de braquage nul d'un angle de rotation dudit volet supérieur ou égal à 90 degrés. Suivant les déplacements souhaités des volets de gouverne lors de leurs déplacements en translation, les glissières de guidage d'un volet de gouverne au moins sont rectilignes, ou les glissières de guidage d'un volet de gouverne au moins sont incurvées, au moins sur une partie de leurs longueurs, et détermine une trajectoire non rectiligne du mouvement de translation des volets concerné ce qui permet entre autre d'éviter des interférences mécaniques avec la structure environnante et ou de contrôler des jeux fonctionnels. L'invention est applicable à tout type de gouverne de bord de fuite de surface aérodynamique portante d'aéronef et en particulier à un aileron de bord de fuite d'une aile d'avion, ou à une gouverne de profondeur d'un empennage vertical d'avion, ou à une gouverne de direction d'un empennage vertical d'avion. L'invention concerne également un avion dont au moins une surface aérodynamique portante est pourvue d'une telle gouverne aérodynamique pour réaliser du contrôle de roulis et ou de lacet et ou de profondeur tout en assurant une fonction d'aérofrein en cas de besoin. La gouverne crocodile et l'avion suivant l'invention sont décrits en référence aux figures qui représentent schématiquement : figure la : une vue en perspective d'un exemple d'avion en configuration 30 de vol en croisière ; figure lb : en vue de dessus un côté de l'aile de l'avion de la figure 1 comportant un aileron crocodile ; figure 2 : une représentation en perspective d'une partie de l'aile entre les nervures délimitant la zone de l'aileron crocodile ; figure 3a : une vue en perspective d'un volet d'aileron et de ses actionneurs isolés des autres parties de l'aile ; figures 3b et 3c : des vues de détail suivant des perspectives différentes de l'extrémité du volet d'aileron de la figure 3a dans une zone d'articulation du volet l'aileron ; figures 4a et 4b : des vues en perspective d'une nervure montrant par transparence les interactions avec l'arbre de rotation du volet d'extrados, figure 4a, et du volet d'intrados, figure 4b, de l'aileron crocodile ; figure 5a : une représentation en perspective de la zone de l'aileron crocodile avec seul le volet d'intrados braqué ; figure 5b : une représentation en perspective de la zone de l'aileron crocodile avec les volets d'intrados et d'extrados braqués avec des positions différentes ; figure 6 : une vue en perspective d'une nervure montrant par transparence les arbres de rotation des volet de l'aileron crocodile dans la position de la figure 5b ; Figures 7a à 7e : des illustrations d'une section de l'aile présentant différents exemples de positions des volets de l'aileron. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit en détail dans la suite de l'exposé pour un aileron crocodile installé sur une aile d'avion. Les détails de conception d'une gouverne crocodile associée à une surface aérodynamique portante d'un aéronef, bien que détaillés dans le cas d'un aileron d'une aile, sont transposables sans difficulté à toute gouverne de géométrie similaire telle qu'une gouverne de profondeur d'un empennage horizontal ou une gouverne de direction d'un empennage vertical. La figure la présente un avion 1 d'architecture conventionnelle 30 comportant principalement un fuselage 2, une aile 3, des réacteurs 5 fixés sous l'aile et un ensemble d'empennages 4 fixé au fuselage dans une partie du fuselage en arrière de l'aile 3.

L'avion 1 est associé autant que de besoins pour la description à un repère conventionnel défini par trois directions orthogonales : - une direction X parallèle à un axe longitudinal de l'avion, parallèle à un axe du fuselage, orienté positivement vers l'avant de l'avion suivant le sens de déplacement en vol ; - une direction Z perpendiculaire à la direction X et orienté positivement vers le bas de l'avion lorsque l'avion est en vol horizontal

- une direction Y perpendiculaire à un plan XZ déterminé par les directions X et Z, orienté positivement vers la droite de l'avion. Les expressions relatives de position ou de direction ont dans la description le sens commun qu'elles ont dans un repère de l'avion, notamment : devant ou vers l'avant signifie dans la direction des X positifs, et derrière ou vers l'arrière dans la direction des X négatifs ; dessous ou vers le bas signifie dans la direction des Z positifs et dessus ou vers le haut dans la direction des Z négatifs ; à droite ou vers la droite signifie dans la direction des Y positifs et à gauche ou vers la gauche dans la direction des Y négatifs, sur un côté signifiant indifféremment du côté des Y positifs ou des Y négatifs suivant le cas. Conformément aux conventions dans le domaine de la conception des avions, pour les rotations ou les couples, il est fait référence aux angles de roulis autour d'un axe de rotation de roulis de l'avion parallèle à la direction X, aux angles de tangage autour d'un axe de tangage parallèle à la direction Y et aux angles de lacet autour d'un axe de lacet parallèle à la direction Z. L'avion 1 de l'invention comporte, comme illustré sur les figures la et lb, au moins un aileron crocodile 6 solidaire de l'aile 3. L'aileron 6 s'étend suivant une envergure de l'aile entre une nervure interne 34 située du côté d'une emplanture 32 de l'aile au niveau du fuselage 2 et une nervure externe 33 du côté d'une extrémité 31 de l'aile opposée au fuselage. Pour des raisons essentiellement structurales, dans l'exemple illustré les nervures ne sont pas strictement parallèles à la direction longitudinale X de l'avion mais orientées sensiblement perpendiculairement au longeron arrière 35 de l'aile 3 et sont donc déviées longitudinalement d'un angle correspondant à la flèche dudit longeron arrière. Cette déviation ne modifie pas le principe de l'invention. Les nervures externe 33 et interne 34 font partie de la structure de la surface aérodynamique portante, ici l'aile de l'avion, et sont donc fixées à la dite aile. L'aileron 6 s'étend suivant des cordes de l'aile entre un bord de fuite 36 à l'arrière de l'aile et un longeron arrière 35 de l'aile, par exemple un longeron constituant une paroi arrière d'un caisson structural de l'aile 3 situé en avant du bord de fuite 36 et en arrière d'un bord d'attaque 37 de l'aile 3. Comme illustré sur la figure 2, l'aileron crocodile 6 comporte deux volets de gouverne, ici des volets d'aileron, s'étendant chacun en envergure et en corde de manière similaire à l'aileron 6, un premier volet situé dans une partie supérieure de l'aile, dit volet d'extrados 7, et un second volet situé dans une partie inférieure de l'aile, dit volet d'intrados 8. Les figures 3a, 3b et 3c montrent, isolément de la structure de l'aile, un des volets d'aileron avec deux actionneurs et des détails de ce volet.

Chaque volet d'aileron 7, 8 est solidaire d'un arbre de rotation 71, respectivement 81, dont un axe longitudinal 711, respectivement 811, détermine l'axe de rotation du volet d'extrados 7, respectivement du volet d'intrados 8, orienté sensiblement parallèlement au longeron 35, dans une partie avant du volet d'aileron.

En outre l'arbre de rotation 71, 81 est fixe par rapport au volet d'aileron 7, 8 correspondant de sorte qu'un entraînement dudit arbre en rotation modifie une position angulaire dudit volet d'aileron correspondant autour de l'axe longitudinal 711, respectivement 811, c'est à dire un braquage du volet d'aileron. Comme visible sur les détails des figures 3b et 3c, le volet d'aileron 7, 8, comporte à chacune des extrémités suivant l'envergure dudit volet une extension 712, respectivement 812, de l'arbre de rotation 71, respectivement 81. Les dites extensions s'étendent en envergure du volet d'aileron 7, 8, au- delà de bords latéraux 72, 73 dudit volet 7, respectivement 82, 83 du volet 8, à chaque extrémité dudit volet d'aileron. Par ailleurs, comme illustré en détail sur les figures 4a et 4b, chaque volet d'aileron 7, 8 est monté mobile en translation par rapport à l'aile 3, en particulier par rapport au longeron arrière 35 de l'aile 3, suivant une direction longitudinale sensiblement perpendiculaire à la direction de l'axe de rotation 711, respectivement 811, et parallèle aux nervures externe 33 et interne 34. Pendant un mouvement de translation d'un volet d'aileron 7, 8, ledit volet d'aileron est guidé à chacune de ses extrémités en envergure par les extensions 712, respectivement 812, de son arbre de rotation coopérant avec des glissières 341, respectivement 342, ou autres éléments de guidage en translation des arbres de rotation 71, respectivement 81. Les glissières 341, 342 sont fixées à la structure de l'aile, agencées au niveau des nervures interne 34 et externe 33 encadrant l'aileron suivant l'envergure de l'aile de telle sorte que chaque volet d'aileron 7, 8 est guidé au niveau des deux extrémités de son arbre de rotation 71, 81. De préférence, le volet d'aileron est réalisé de sorte que ses bords latéraux 72, 73, 82, 83 présentent un jeu minimum par rapport aux surfaces en vis à vis des nervures interne 34 et externe 33.

Chacun des arbres de rotation 71, 81 comporte également au moins un dispositif d'entraînement en rotation dont la rotation est provoquée par la translation du volet d'aileron correspondant. Comme dans l'exemple de réalisation illustré sur les différentes figures, le dispositif d'entraînement en rotation est par exemple un pignon 713, 813 des extensions 712, respectivement 812, ou roue dentée fixé à l'arbre de rotation 71, respectivement 81. Le pignon 713, 813 est maintenu solidaire par la glissière 341, respectivement 342, d'une crémaillère 343, respectivement 344, parallèle à la glissière située à la même extrémité de l'arbre de rotation et fixe par rapport à ladite glissière. Avantageusement, comme illustré sur la figure 3a, chaque extrémité en envergure des volets d'aileron 7, 8 est pourvue de tels dispositifs d'entraînement associés à chacune des nervures interne 34 et externe 33 pour assurer une répartition symétrique des efforts de torsion sur l'arbre de rotation 71, 81 dudit volet d'aileron. Chaque volet d'aileron 7, 8 comporte un ou des actionneurs 9 solidaires de la structure de l'aile, par exemple fixés par une première extrémité au longeron arrière 35 pour reprendre des efforts de traction et de compression de l'actionneur, et solidaire du volet d'aileron par une seconde extrémité pour exercer des efforts dans le sens du déplacement de l'arbre 71, respectivement 81, dans la glissière 341, respectivement 342.

Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 4a et 4b deux actionneurs 9 sont agencés pour chaque volet d'aileron 7, 8 proches des extrémités en envergure du volet d'aileron afin de répartir les efforts exercés par les actionneurs sur ledit volet d'aileron à proximité des dispositifs d'entraînement en rotation.

Le ou les actionneurs 9, avantageusement des actionneurs linéaires, sont de préférence fixés par leurs secondes extrémités articulés sur l'arbre de rotation 71, 81 ou au volet d'aileron 7, 8 de sorte qu'un axe principal de traction ou de compression de l'actionneur est sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation 711, 811 du volet.

En outre les dispositifs d'entraînement en rotation 713, 813 sont agencés de sorte que lorsque l'arbre 71, 81 est translaté vers l'arrière de l'aile 3, donc en direction du bord de fuite 36, dans la glissière 341, 342 par rapport à une position neutre, le volet d'aileron 7, 8 translaté est entraîné en rotation dans un sens tendant à l'éloigner de l'autre volet d'aileron, c'est à dire qu'en étant translaté vers l'arrière le volet d'extrados 7 est braqué vers le haut et que le volet d'intrados 8 est braqué vers le bas. En pratique, chaque volet de gouverne, lorsqu'il est déplacé en translation vers l'arrière, est braqué dans une direction d'une face dudit volet, dite face externe, qui est soumise à l'écoulement aérodynamique externe de l'aéronef lorsque l'aéronef est en vol. Dans le cas illustré de dispositifs d'entraînement comportant un pignon 713, 813 de l'arbre 71, 81 du volet 7, 8 coopérant avec une crémaillère 343, 344, le résultat recherché est obtenu lorsque ladite crémaillère est située par rapport au pignon du côté de l'extrados de l'aile 3 pour le volet d'extrados 7 et du côté de l'intrados de l'aile pour le volet d'intrados 8. Dans l'exemple illustré sur les figures, le guidage est assuré à chaque extrémité de l'arbre de rotation 71, 81 par une zone cylindrique de section circulaire 714, 814 de l'extension 712, respectivement 812, d'un diamètre ajusté à la largeur de la glissière 341, respectivement 342, des nervures interne 34 et externe 33, et les pignons 713, 813 des dispositifs d'entraînement en rotation sont fixés aux extrémités des extensions 712, 812 de telle sorte que les zones cylindriques 714, 814, se trouvent entre le volet d'aileron proprement dit et le pignon, les glissières 341, 342 et les crémaillères 343, 344 étant agencés en conséquences sur les nervures interne 34 et externes 33. Toutefois d'autres agencements sont possibles tel que par exemple le pignon fixé sur l'arbre de rotation du côté du volet d'aileron et la zone cylindrique à l'extérieur du volet par rapport au pignon, la crémaillère étant alors également inversée par rapport à la glissière de guidage sur la nervure. Considérant un volet d'aileron, par exemple le volet d'extrados 7 illustré sur la figure 4a, lorsque l'actionneur 9 ou les actionneurs agissant de manière coordonnée déplace ledit volet d'extrados vers l'arrière en poussant sur ledit volet, l'arbre de rotation 71 fixé au volet d'extrados 7 est entraîné en rotation par l'action de la crémaillère 343, fixe par rapport à la nervure, sur le pignon 713 de l'extension d'arbre 712, et ceci de préférence à chaque extrémité de l'arbre de rotation 71. La glissière 341 assure le guidage longitudinal du volet par la partie 25 cylindrique 714 de l'extension 712 et maintien le pignon 713 en contact avec la crémaillère 343 sur laquelle ledit pignon est engagé. Ainsi pour chaque position de l'arbre de rotation 71 le long de la glissière 341 correspond une position angulaire dudit arbre de rotation, c'est à dire que la position angulaire, le braquage, du volet d'extrados 7 est déterminé par sa 30 position plus ou moins reculée par rapport à l'aile 3 ou au longeron arrière 35 de ladite aile. On comprend que le choix du rapport de transmission mécanique entre la crémaillère 343 et le pignon 713 est déterminé par un diamètre utile dudit pignon et que, ce rapport étant fixé, le débattement angulaire du volet d'aileron 7 est déterminé par la course possible de l'arbre de rotation 71 dans la glissière 341 qui détermine une limite avant et une limite arrière pour la position dudit arbre de rotation. Dans la forme préférée de réalisation illustrée, lorsque l'arbre de rotation 71 est dans la position limite avant, le volet d'extrados 7, également dans une position limite avant, est dans une position de braquage nul, c'est à dire que ledit volet d'extrados est dans la continuité aérodynamique de l'extrados de l'aile 3 dont il fait partie. En outre dans cette position limite avant, un jeu entre le volet d'extrados 7 et l'extrados de la partie de l'aile 3 en avant dudit volet d'extrados est minimisé, des éléments de contact, par exemple des joints en élastomère, non représentés, pouvant assurer une étanchéité à l'air entre le volet mobile et la structure de l'aile pour améliorer la qualité de l'écoulement aérodynamique dans cette zone. Lorsque le volet d'extrados 7 est déplacé vers l'arrière pour être braqué vers le haut, ledit volet d'extrados est dégagé en partie de la structure fixe de l'aile 3, le jeu augmenté facilitant ainsi un braquage sans interférence mécanique, et des éventuels éléments de contact dont l'usure s'en trouve pratiquement supprimée. Dans la position limite arrière de l'arbre de rotation 71 dans la glissière 341, le volet d'extrados est dans une position de braquage maximum, ce braquage pouvant sans problème atteindre par conception, si nécessaire, un angle égal ou supérieur à 90 degrés. Le volet d'aileron d'intrados 8 fonctionne par rapport à l'intrados de l'aile 3 de manière totalement similaire, le braquage étant dans ce cas réalisé entre une position de braquage nul et une position de braquage maximum vers le bas. Chaque volet d'aileron étant pourvu de ses propres actionneurs 9 pouvant être pilotés indépendamment, l'avion de l'invention est en mesure d'actionner individuellement le volet d'intrados 8 et le volet d'extrados 7 d'un aileron 6.

Dans une position neutre, chaque volet d'aileron est dans la position longitudinale correspondant à la position de braquage nul. Dans cette position les faces extérieures des volets d'aileron, c'est à dire les surfaces en contact avec l'écoulement aérodynamique autour de l'aile lorsque l'avion est en vol, reconstituent la forme géométrique extérieure de l'aile que ladite aile aurait si elle était dépourvue d'aileron. Les deux volets d'aileron sont, dans cette position, rapprochés l'un de l'autre et jointifs au moins au niveau du bord de fuite. Dans un mode de fonctionnement en aileron de voilure, c'est à dire un fonctionnement dans lequel une force aérodynamique doit être générée par l'aileron soit vers le haut soit vers le bas de sorte à générer un couple autour de l'axe de roulis de l'avion 1, un seul des volets d'aileron est braqué. Lorsque la force aérodynamique recherchée doit être générée vers le haut, le volet d'intrados 8 est braqué vers le bas, comme illustré sur la figure 5a, par un mouvement de recul dudit volet d'intrados, la position du volet d'extrados 7 n'étant pas modifiée. La valeur du braquage est modulée en fonction de l'intensité de l'effet recherché par des actions sur la valeur du déplacement en translation dudit volet d'intrados. De manière symétrique, lorsque la force aérodynamique recherchée doit être générée vers le bas, le volet d'extrados 7 est braqué vers le haut et modulée par un déplacement longitudinal dudit volet d'extrados, la position du volet d'intrados 8 n'étant pas modifiée. Dans un mode de fonctionnement aérofrein du volet crocodile 6, les deux volets d'aileron, le volet d'intrados 8 et le volet d'extrados 7 sont déplacés en translation afin d'être braqués simultanément, comme illustré sur la figure 5b. Dans le mode aérofrein pur, c'est à dire sans création d'un couple autour de l'axe de roulis de l'avion, les braquages respectifs des deux volets d'aileron sont symétriques vis à vis de leurs portances respectives de sorte à générer une traînée aérodynamique avec une résultante nulle, ou au moins négligeable, sur la portance résultante du braquage simultané. En pratique le braquage du volet d'intrados 8 peut être en valeur sensiblement différent de celui du volet d'extrados 7 en raison d'une efficacité aérodynamique sur la portance différente entre l'intrados et l'extrados de l'aile 3. La différence de braquage entre les deux volets de gouverne est par exemple obtenue par une translation différente des deux volets. Dans une variante de réalisation le dispositif d'entraînement en rotation d'un volet de gouverne est réalisé avec un rapport entre la rotation dudit volet et sa translation différent du rapport équivalent de l'autre volet, par exemple par un diamètre différent du pignon fixé à l'arbre d'entraînement en rotation. Dans cette variante, avantageusement les rapports entre la rotation et la translation de chacun des deux volets d'une même gouverne sont choisis pour qu'une même translation des deux volets, qui ont alors un angle de braquage différent, produise sur la surface aérodynamique portante un effet aérodynamique symétrique sur la portance et ne crée donc principalement que de la traînée aérodynamique. Dans un fonctionnement opérationnel, les braquages de chacun des volets d'aileron sont combinés en fonction d'une part de la recherche d'une portance locale suivant le mode aileron et d'autre part de la recherche d'une traînée aérodynamique suivant le mode aérofrein. La possibilité de braquer indépendamment les deux volets d'aileron permet ainsi de réaliser un mixage des deux fonctions pouvant conduire, comme illustré figures 7a à 7e à titre d'exemple sur des sections de l'aile 3, à : figure 7a : une position de braquages nuls de référence dans laquelle les volets d'intrados 8 et d'extrados 7 sont dans une position restituant un profil nominal des sections de l'aile en configuration de croisière ; figure 7b : une position de braquages sensiblement symétriques des volets d'intrados 8 et d'extrados 7 correspondant à une utilisation en mode aérofrein ; figure 7c : une position de braquages dissymétriques des volets d'intrados 8 et d'extrados 7, dans laquelle le braquage dudit volet d'extrados est supérieur à celle de la figure 7b, correspondant à la superposition d'une utilisation en mode aérofrein et d'une utilisation en mode aileron, avec un braquage vers le haut dans le cas illustré ; figure 7d : une position de braquages symétriques des volets d'intrados 8 et d'extrados 7 correspondant à une utilisation en mode aérofrein avec des braquages proches de 90 degrés, supérieurs à ceux représenté sur la figure 7b ; figure 7e : une position de braquages symétriques des volets d'intrados 8 et d'extrados 7 correspondant à une utilisation en mode aérofrein avec des braquages maximum supérieur à 90 degrés. Les figures 7f et 7g présentent des positions dans lesquelles les volets d'intrados et d'extrados sont braqués dans un même sens, vers le bas figure 7f et vers le haut figure 7g, dans un mode de réalisation dans lequel un volet de gouverne est en mesure d'être braqué dans les deux sens de rotation par rapport à la position de braquage nul comme il sera détaillée infra dans la description. La dynamique élevée et l'amplitude importante des braquages en mode aérofrein permet à l'avion 1 d'obtenir une grande efficacité dans ledit mode aérofrein et les ailerons crocodiles 6 sont avantageusement mis en oeuvre pour le contrôle de la trajectoire verticale et de la vitesse de l'avion et également pour un contrôle des mouvements de l'avion autour de l'axe de lacet par la mise en oeuvre d'un fonctionnement en mode aérofrein dissymétrique entre un aileron situé sur un côté gauche de l'aile par rapport au fuselage et un aileron situé sur un côté droit de l'aile.

La description détaillée faite d'un exemple de réalisation d'avion 1 suivant l'invention n'est pas limitative. Ainsi toute gouverne aérodynamique articulée dans une zone de bord de fuite d'une surface portante d'un aéronef, c'est à dire d'une structure profilée destinée à générer une force aérodynamique de portance quelque soit sa direction dans le repère de l'aéronef, peut être réalisée suivant le principe de l'aileron décrit de manière détaillée. Les principes de l'invention sont applicables au cas de gouvernes d'un empennage horizontal. Ces principes sont également applicables à une gouverne d'un empennage vertical, les volets d'intrados et d'extrados étant dans ce cas remplacés par un volet droit et un volet gauche en référence au côté de l'empennage vertical duquel ils sont localisés. L'homme du métier est également en mesure d'adapter les principes décrits sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi l'arbre de rotation d'un volet d'aileron est par exemple intégré dans la structure dudit volet d'aileron, ledit arbre de rotation n'étant apparent qu'au niveau des extensions et au niveau de zones de reprise des actionneurs sur ledit arbre de rotation correspondant à des échancrures dans la structure du volet d'aileron. Bien que moins favorable suivant un critère d'occupation de l'espace disponible entre les deux volets d'aileron, espace qui peut être limité à des exigences de jeux fonctionnels dans le cas décrit de manière détaillée et permet de maximiser l'épaisseur des dits volets d'aileron et donc de minimiser leurs masses structurale, le point d'application des efforts des actionneurs sur un volet d'aileron peut être décalé par rapport à l'axe de l'arbre de rotation. En décalant le point d'application vers l'intérieur de l'aile par rapport au volet considéré, c'est à dire vers le bas pour un volet d'extrados ou vers le haut pour un volet d'intrados, l'effort développé par un actionneur pour déplacer le volet d'aileron considéré vers l'arrière produit également un couple par rapport à son axe de rotation qui s'exerce sur le volet dans le même sens que les dispositifs d'entraînement en rotation, qui s'en trouvent ainsi soulagés, et contre les efforts aérodynamiques qui tendent à s'opposer au braquage de l'aileron.

Dans un autre mode de réalisation, les mouvements de translation et de rotation d'un volet d'aileron sont réalisés chacun par un actionneur différent et les mouvements de chacun de ces actionneurs sont coordonnés par un système de commande de vol. Dans une forme de réalisation, les glissières d'un volet d'aileron ne sont pas droites mais suivent un profil plus ou moins complexe pour déporter l'axe de rotation dudit volet vers le haut ou vers le bas en fonction de la position plus ou moins reculée de celui-ci. Suivant les effets recherchés, le volet peut être écarté d'un plan moyen de l'aile ou au contraire rapproché de ce plan moyen sous réserve que la géométrie et la configuration de l'autre volet d'aileron ne soit pas la source d'interférence mécanique. Une glissière de guidage est par exemple courbe ou encore comporte une partie droite et une partie courbe par exemple vers une extrémité de la glissière. De manière similaire, les glissières de guidage des deux volets d'aileron portées par une nervure peuvent être divergentes ou convergentes en fonction des effets recherchés sur les interactions aérodynamiques entre les deux volets.

Dans le respect des règles d'installation des actionneurs de gouvernes, les actionneurs 9 assurant le déplacement en translation des volets d'aileron dans les glissières des nervures sont, tant à l'extrémité fixée à la structure de l'aile qu'à l'extrémité fixée au volet d'aileron, pourvus autant que de besoins de rotules et de paliers ou de roulements à billes.

Dans une forme de réalisation les zones cylindriques 714, 814 des extensions d'arbre de rotation 712, 812, ne circulent pas directement dans les glissières correspondantes 341, 342 mais sont associées à des éléments coulissants dans les glissières ou chariots. Chaque chariot comporte un alésage formant un palier adapté pour la zone cylindrique de l'extension. Le chariot comporte dans ce cas des surfaces en contact avec des bords de la glissière ce qui permet une meilleure répartition des efforts et limite les risques d'un matage des parties en contact. Le chariot est par exemple réalisé dans un matériau autolubrifiant tel qu'un bronze fritté ou encore intègre des éléments de roulement tels que des 20 chemins de billes pour diminuer les frottements. Dans une variante de réalisation, la position de braquage nul d'un volet d'aileron ne correspond pas à une extrémité de la glissière mais à une position intermédiaire de l'arbre de rotation dans la glissière entre une position extrême avant et une position extrême arrière déterminant les limites des positions 25 longitudinales du volet par rapport à la surface aérodynamique portante. Ainsi lorsque le volet d'aileron est dans une position en avant de la position braquage nul, ledit volet est braqué dans une direction angulaire opposée à celle d'une position arrière, c'est à dire que le volet d'intrados est braqué vers le haut et le volet d'extrados est braqué vers le bas par rapport à la 30 position de braquage nul de chacun desdits volets. Cette configuration permet dans une certaine mesure, en particulier pour des braquages d'amplitudes modérées en mode aileron, de conjuguer les braquages des deux volets d'aileron de telle sorte que les deux volets d'aileron restent sensiblement jointifs, comme illustré sur la figure 7f dans l'exemple d'un braquage vers le bas et sur la figure 7g dans l'exemple d'un braquage vers le haut, et d'améliorer l'efficacité de ce mode lorsque la fonction aérofrein n'est pas nécessaire. Chacun des deux volets d'aileron peut disposer de cette capacité de braquage dans les deux sens de rotation, mais dans un mode particulier de réalisation seul un des volets, par exemple le volet d'extrados, dispose de cette capacité et dans ce cas le braquage conjugué dans une même direction, dans cet exemple vers le bas comme illustré sur la figure 7f, n'est possible que dans un seul sens. Comme il a déjà été dit, chaque volet d'aileron peut être déplacé en translation par un seul actionneur, mais en pratique au moins un actionneur à proximité de chaque extrémité en envergure dudit volet sera agencé.

Pour des raisons de sécurité bien connue en aéronautique, chaque actionneur comporte le cas échéant deux ou plusieurs vérins alimentés par des sources d'énergie séparées. Les actionneurs peuvent être de tout type : hydraulique, électrohydraulique, électrique, piézoélectrique ...

L'invention permet de réaliser un avion dont des gouvernes aérodynamiques intègrent une fonction d'aérofrein au moyen de gouvernes crocodiles dont l'efficacité dans le mode aérofrein est amélioré en particulier par la possibilité de grand débattement angulaires des volets de la gouvernes sans pénalités d'installation et de masse.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 Gouverne aérodynamique (6) de bord de fuite d'une surface aérodynamique portante (3) d'aéronef, ladite gouverne aérodynamique comportant deux volets (7, 8) de gouverne, chaque volet (7, 8) de gouverne étant articulé autour d'un axe (711, 811) de rotation dudit volet de gouverne, les axes de rotation des dits deux volets de gouverne étant sensiblement parallèle entre eux, chaque volet de gouverne (7, 8) comportant une position dite de braquage nul dans laquelle les volets de gouverne (7, 8) sont sensiblement jointifs, au moins au niveau d'un bord de fuite (36) de la surface aérodynamique portante (3), de sorte à former une partie arrière de la surface aérodynamique portante, caractérisée en ce que chaque volet de gouverne (7, 8) est mobile en translation, indépendamment de l'autre volet de gouverne, par rapport à la surface aérodynamique portante (3), et en ce que chaque volet (7, 8) est mobile en rotation par rapport à la surface aérodynamique portante (3) autour de son axe de rotation (711, 811), un mouvement de translation ayant pour effet de créer un jeu, entre le volet de gouverne et une structure de la surface aérodynamique portante, suffisant pour permettre le mouvement de rotation du volet de gouverne sans interférence mécanique avec ladite structure de la surface aérodynamique portante. 2 ù Gouverne aérodynamique suivant la revendication 1 dans laquelle un volet de gouverne (7, 8) est entraîné en rotation par rapport à la surface portante (3) autour de son axe de rotation (711, 811) par le mouvement de translation. 3 ù Gouverne aérodynamique suivant la revendication 2 dans laquelle chaque volet de gouverne (7, 8) comporte un arbre de rotation (71, 81), dont l'axe correspond à l'axe de rotation (711, 811) du volet de gouverne, et dont des extensions (712, 812) dudit arbre de rotation de la gouverne coopère avec des glissières de guidage (341, 342), fixée à la surface aérodynamiqueportante (3), déterminant une trajectoire dudit volet de gouverne lors du mouvement de translation. 4 û Gouverne aérodynamique suivant la revendication 3 dans laquelle au moins une extension (712, 812) comporte un dispositif d'entraînement en rotation (713, 813) coopérant avec la surface aérodynamique portante (3) pour modifier un braquage du dit volet de gouverne lorsque le dit volet de gouverne est déplacé en translation. 5 - Gouverne aérodynamique suivant la revendication 4 dans laquelle le dispositif d'entraînement en rotation coopère avec la surface aérodynamique portante (3) pour braquer le volet de gouverne dans la direction d'une face dudit volet, dite face externe, soumise à un écoulement aérodynamique lorsque l'aéronef est en vol, lorsque le volet (7, 8) est déplacé en translation vers l'arrière. 6 û Gouverne aérodynamique suivant la revendication 5 dans laquelle chaque volet de gouverne (7, 8) est déplacé en translation indépendamment de l'autre volet par au moins un actionneur (9) de la surface aérodynamique portante (3) et solidaire dudit volet de gouverne (7, 8). 7 û Gouverne aérodynamique suivant la revendication 6 dans laquelle le au moins un actionneur (9) est un actionneur linéaire dont un axe d'application des efforts est sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation (711, 811) du volet de gouverne (7, 8) ou décalé par rapport audit axe de rotation d'un côté opposé à la face externe dudit volet. 8 û Gouverne aérodynamique suivant la revendication 7 dans laquelle le dispositif d'entraînement en rotation (713, 813) est une roue dentée ou un pignon coopérant avec une crémaillère (343, 344) fixée à la surface aérodynamique portante (3) et parallèle à la glissière de guidage (341, 342). 9 û Gouverne aérodynamique suivant la revendication 8 dans laquelle la crémaillère (343, 344) des dispositifs d'entraînement en rotation d'un volet de gouverne (7, 8) est située par rapport à la roue dentée ou au pignon (713, 813) du côté de la face externe dudit volet de gouverne.10 - Gouverne aérodynamique suivant l'une des revendications 3 à 9 dans laquelle la position de braquage nul d'un volet de gouverne (7, 8) correspond à une position intermédiaire du mouvement de translation entre une position limite avant et une position limite arrière par rapport à la surface portante (3). 11 û Gouverne aérodynamique suivant l'une des revendications 3 à 9 dans laquelle le mouvement de translation d'un volet de gouverne (7, 8) comporte une position limite avant par rapport à la surface portante (3) pour laquelle le dit volet est dans la position angulaire de braquage nul. 12 û Gouverne aérodynamique suivant l'une des revendications 3 à 11 dans laquelle le mouvement de translation d'un volet de gouverne (7, 8) comporte une position limite arrière par rapport à la surface portante (3) pour laquelle le volet est dans une position braquée par rapport à la position de braquage nul d'un angle de rotation dudit volet supérieur ou égal à 90 degrés. 13 - Gouverne aérodynamique suivant l'une des revendications 3 à 12 dans laquelle les glissières de guidage (341, 342) d'un volet de gouverne (7, 8) au moins sont incurvées, au moins sur une partie de leurs longueurs, et détermine une trajectoire non rectiligne du mouvement de translation dudit volet. 14 û Gouverne aérodynamique de bord de fuite d'une surface aérodynamique portante (3) d'aéronef suivant l'une des revendications précédentes dans laquelle la dite gouverne aérodynamique est un aileron de bord de fuite d'une aile d'avion, ou une gouverne de profondeur d'un empennage vertical d'avion, ou une gouverne de direction d'un empennage vertical d'avion. 15 û Avion comportant au moins une gouverne aérodynamique (6) de bord de fuite d'une surface aérodynamique portante (3) conforme à l'une des revendications précédentes.