FR3011226A1

FR3011226A1 - Systeme de volet de bord de fuite hypersustentateur pour voilure d'aeronef.

Info

Publication number: FR3011226A1
Application number: FR1359393A
Authority: FR
Inventors: Bernard Guering
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-03
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: US20150090843A1; CN104512546B; US9545992B2; CN104512546A; FR3011226B1

Abstract

Système de volet de bord de fuite hypersustentateur pour voilure d'aéronef. Selon l'invention, le recul et l'inclinaison du volet de bord de fuite (2) en position déployée sont dissociés pour permettre l'intégration du mécanisme d'actionnement (11, 12, 14, 15) dans l'aile (1) en position repliée.

Description

La présente invention concerne un système de volet hypersustentateur pour la partie postérieure, voisine du bord de fuite, d'une aile d'aéronef. On sait que certains aéronefs, notamment les avions civils commerciaux, disposent, pour pouvoir voler à basse vitesse en toute sécurité, par exemple lors de décollages et d'atterrissages, de systèmes hypersustentateurs permettant de modifier leur voilure prévue pour les vols de croisière à vitesse élevée. Ces systèmes hypersustentateurs ont pour but de donner momentanément au profil des ailes des aéronefs une surface plus importante et une cambrure plus élevée assurant une portance également plus élevée.

Les systèmes hypersustentateurs utilisés sont essentiellement les becs de bord d'attaque, disposés dans la partie frontale d'une aile, et les volets de bords de fuite, agencés dans la partie postérieure d'une telle aile. Ces becs et volets sont mobiles sous l'action d'un mécanisme d'actionnement leur permettant de prendre soit une position repliée dans l'aile, soit au moins une position déployée, reculée et inclinée par rapport à ladite aile. En règle générale, la rotation que subit un bec de bord d'attaque entre sa position repliée et sa position déployée est très faible, de sorte que le mécanisme d'actionnement correspondant peut être simple et facilement totalement escamotable à l'intérieur de l'aile en position repliée.

En revanche, la rotation, ainsi que le recul, que doit subir un volet de bord de fuite entre sa position repliée et sa position déployée sont importants, de sorte que le mécanisme d'actionnement est complexe, lourd et volumineux. Ces inconvénients sont aggravés par le fait que les mécanismes d'actionnement de tous les volets de bord de fuite d'une aile sont généralement entraînés, de façon centralisée, à partir d'un unique arbre d'entraînement. De plus, dans ces systèmes hypersustentateurs connus, à une position déployée correspond une rotation prédéterminée du volet de bord de fuite. A cause de leur volume important, ces mécanismes d'actionnement des volets de bord de fuite ne peuvent être logés à l'intérieur des ailes et ils sont disposés en grande partie à l'extérieur de celles-ci, en saillie par rapport à l'intrados desdites ailes. Pour limiter les perturbations aérodynamiques qu'entraînent ces mécanismes d'actionnement extérieurs, chacun de ceux-ci est enfermé dans un carénage profilé suspendu sous l'intrados de l'aile correspondante. Malgré une telle précaution, la traînée résultant de la présence de ces carénages profilés reste importante, ce qui nuit aux performances de l'aéronef. En outre, du fait que la rotation du volet de bord de fuite est liée au déploiement de celui-ci, l'action aérodynamique de ce volet peut ne pas être optimale. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients.

A cette fin, selon l'invention, le système de volet hypersustentateur pour la partie postérieure d'une aile d'aéronef, système qui comporte : - un volet de bord de fuite pourvu d'un bord d'attaque, d'un bord de fuite, d'un extrados et d'un intrados, et - un mécanisme d'actionnement dudit volet de bord de fuite, permettant à celui-ci de prendre : - soit une position repliée pour laquelle ledit volet de bord de fuite est logé au moins partiellement dans la partie postérieure de ladite aile, de façon que l'extrados et l'intrados dudit volet soient en continuité aérodynamique respectivement avec l'extrados et l'intrados de ladite partie postérieure d'aile et que le bord de fuite dudit volet de bord de fuite forme une partie du bord de fuite de ladite partie postérieure d'aile, - soit au moins une position déployée pour laquelle ledit volet de bord de fuite est reculé par rapport au bord de fuite de ladite aile et incliné par rapport à cette dernière, est remarquable en ce que ledit mécanisme d'actionnement comporte : - des moyens d'entraînement en translation, qui sont logés au moins en partie dans la partie postérieure de ladite aile et qui comportent au moins un organe mobile entraîné, et - des moyens de rotation, qui sont logés dans ledit volet de bord de fuite et qui sont reliés à l'organe mobile de façon à pouvoir faire tourner ledit volet de bord de fuite par rapport audit organe mobile, autour d'un axe parallèle au bord d'attaque dudit volet de bord de fuite. Avantageusement, selon l'invention, lesdits moyens d'entraînement en translation sont aptes à communiquer audit volet de bord de fuite une pluralité de positions déployées différentes et le fonctionnement desdits moyens d'entraînement en translation est indépendant du fonctionnement desdits moyens de rotation de sorte que, à chaque position déployée, lesdits moyens de rotation peuvent communiquer une pluralité de rotations différentes audit volet de bord de fuite. Ainsi, selon l'invention, on dissocie le mouvement de translation, faisant passer le volet de bord de fuite de sa position repliée à une position déployée et inversement, du mouvement de rotation permettant d'incliner le volet de bord de fuite en position déployée. Grâce à une telle dissociation des mouvements, l'invention, tout en permettant d'obtenir un fort recul et un fort pivotement du volet de bord de fuite, rend possible, de façon simple, l'intégration du mécanisme d'actionnement du volet de bord de fuite à l'intérieur de la partie postérieure de l'aile et l'indépendance de la rotation du volet de bord de fuite, par rapport au déploiement de celui-ci. Ainsi en position repliée du volet de bord de fuite, c'est-à-dire en vol de croisière à vitesse élevée, la configuration de l'aile est parfaitement lisse (les carénages mentionnés ci-dessus n'ayant plus de raison d'être et étant supprimés), ce qui permet des gains significatifs en traînée et donc en consommation de carburant, alors que, lorsque ledit volet de bord de fuite est dans une position déployée, on peut communiquer à celui-ci toute rotation optimale désirée. De plus, on remarquera que, à la différence de la technique antérieure centralisée rappelée ci-dessus, la présente invention permet la commande individuelle des volets de bord de fuite d'une aile. Dans ce cas, l'ensemble des mécanismes d'actionnement des volets de bord de fuite d'une aile sont pilotés et synchronisés par un calculateur et une chaîne de surveillance à capteurs de position. Selon une autre particularité de la présente invention, lesdits moyens de rotation sont aptes à incliner le volet de bord de fuite vers le bas et/ou vers le haut. Dans le cas où le volet de bord de fuite est logé dans une échancrure de la partie postérieure de l'aile, l'organe mobile entraîné peut se déplacer, dans ladite échancrure, vers l'arrière et vers l'avant de ladite partie postérieure d'aile.

Lesdits moyens de rotation peuvent être constitués par au moins un vérin rotatif, par exemple électrique ou hydraulique, dont l'arbre de rotation définit l'axe de rotation dudit volet de bord de fuite. Pour des raisons de commodité de commande et de niveau de couple, il est avantageux que ces moyens de rotation soient de type hydroélectrique, connu dans la technique par type EHA (Electric Hydraulic Actuator). De préférence, ils sont constitués par au moins un vérin rotatif hydroélectrique EHA. Dans ce cas, l'arbre de rotation dudit vérin définit ledit axe de rotation du volet de bord de fuite. Avantageusement, ledit vérin rotatif est disposé dans le volet de bord de fuite de façon que son axe de rotation se trouve à une distance du bord d'attaque dudit volet de bord de fuite située entre 30 et 40% et de préférence à environ 35% de la corde de ce dernier. En effet, de façon connue, c'est à ce niveau que se trouve la résultante aérodynamique du profil dudit volet, de sorte que le couple que doit fournir ledit vérin rotatif pour actionner le volet de bord de fuite est alors minimal.

De préférence, la liaison entre ledit vérin rotatif et l'organe mobile se fait par l'intermédiaire d'une patte qui est solidaire de l'arbre de rotation dudit vérin et qui est engagée dans un évidement dudit organe mobile. Pour des raisons de facilité de maintenance, il est avantageux que ledit vérin rotatif soit disposé dans un boîtier amovible inséré dans un logement correspondant dudit volet de bord de fuite. De préférence, lorsqu'il est fixé dans ledit logement, ledit boîtier amovible participe à la résistance structurale dudit volet de bord de fuite. De plus, ledit logement est avantageusement accessible à travers une ouverture pratiquée dans l'extrados dudit volet de bord de fuite et la face supérieure dudit boîtier amovible est conformée pour, lorsque ledit boîtier est en place dans son logement, obturer ladite ouverture et former la partie correspondante dudit extrados. Ainsi, par rapport au volet de bord de fuite de la technique antérieure décrite ci-dessus, la présente invention apporte de nombreux avantages : - gain aérodynamique très significatif car la suppression des carénages d'intrados entraîne, d'une part, une réduction évidente de traînée et, d'autre part, une augmentation de portance puisqu'ils libèrent des zones de portance; - augmentation des possibilités de réglage, car la translation et la rotation du volet de bord de fuite sont indépendantes ; - plus de liberté pour la voilure grâce à la suppression de la contrainte de l'arbre commun d'entraînement des volets de bord de fuite ; - augmentation de la vitesse de déploiement du volet de bord de fuite, en cas de nécessité; - gain en simplicité, en masse et en coût, car les pièces utilisées sont plus simples, moins nombreuses et moins encombrantes ; - meilleur équilibrage des charges aérodynamiques en mode hypersustentateur, grâce à la possibilité de contrôle rapide en boucle fermée ; - possibilité d'utiliser des reculs et des rotations du volet de bord de fuite supérieurs à ceux nécessaires, afin d'améliorer le comportement hypersustentateur de l'aéronef au niveau global; et - possibilité d'utiliser les volets de bord de fuite à d'autres fins que l'hypersustentation, comme par exemple l'utilisation en aérofreins en braquant lesdits volets vers le haut.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 comporte deux schémas A et B, illustrant la présente invention en vue de côté, respectivement dans les cas où un volet de bord de fuite est en position repliée et en position déployée. La figure 2 montre, en perspective, un boîtier contenant un vérin rotatif pour l'actionnement du volet de bord de fuite. La figure 3 illustre, en perspective, un exemple de réalisation du système de la figure 1, mettant en oeuvre le boîtier de la figure 2. Les figures 4 à 7 illustrent schématiquement en coupe transversale diverses dispositions du système conforme à la présente invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la partie postérieure 1 d'une aile d'aéronef pourvue d'un système de volet hypersustentateur comportant un volet de bord de fuite 2. Le volet de bord de fuite 2 est une surface aérodynamique comportant un bord d'attaque 3, un bord de fuite 4, un extrados 5 et un intrados 6. Comme le montrent les schémas A et B de la figure 1, le volet de bord de fuite 2 peut prendre : soit une position repliée (schéma A) pour laquelle le volet de bord de fuite 2 est logé dans une échancrure 7 (voir le schéma B) de la partie postérieure d'aile 1, de façon que l'extrados 5 et l'intrados 6 du volet de bord de fuite 2 soient en continuité aérodynamique respectivement avec l'extrados 8 et l'intrados 9 de ladite partie postérieure d'aile 1 et que le bord de fuite 4 du volet de bord de fuite 2 forme une partie du bord de fuite 10 de ladite partie postérieure d'aile 1, soit au moins une position déployée (schéma B) pour laquelle ledit volet de bord de fuite 2 est reculé par rapport au bord de fuite 10 de ladite partie postérieure d'aile 1 et incliné par rapport à cette dernière.

Pour faire passer le volet de bord de fuite 2 de sa position repliée à une position déployée et, inversement, de sa position déployée à sa position repliée, le système représenté schématiquement sur la figure 1 comporte un mécanisme d'actionnement 11, 12, 14 composé : de moyens d'entraînement en translation, qui sont logés dans la partie postérieure d'aile 1 et qui comportent au moins une glissière courbe 11, guidée et entraînée par des galets d'entraînement 12, eux-mêmes entraînés par un ou plusieurs moteurs non représentés. La glissière courbe 11 peut se déplacer dans l'échancrure 7, vers l'arrière et vers l'avant de la partie postérieure d'aile 1. Dans sa position extrême avant (schéma A), qui correspond à la position repliée du volet de bord de fuite 2, la glissière courbe 11 est entièrement logée dans la partie postérieure d'aile 1. En revanche, dans sa position extrême arrière (schéma B), qui correspond à la position déployée du volet bord de fuite 2, la glissière courbe 11 fait saillie vers le bas, à l'extérieur de l'échancrure 7. Comme le montre la comparaison des schémas A et B de la figure 1, la glissière courbe 11 permet d'obtenir, par la translation courbe, un recul important R pour le volet de bord de fuite 2; et des moyens de rotation 14, 15, qui comportent au moins un actionneur 14 logé dans le volet de bord de fuite 2 et qui est relié à la partie arrière 13 (à l'extrémité arrière dans le mode de réalisation représenté) de la glissière courbe 11 de façon à pouvoir faire tourner ce volet, par rapport à la glissière 11, autour d'un axe 15 parallèle à son bord d'attaque 3 (voir la double flèche f). L'actionneur 14 peut être de type hydroélectrique, désigné dans la technique par type EHA (Electric Hydraulic Actuator en langue anglaise). Par exemple, l'actionneur 14 est un vérin rotatif de type EHA, générant un couple important pour un encombrement réduit. On voit ainsi que, par commande des galets d'entraînement 12 et par commande de l'actionneur 14, il est possible de reculer (ou d'avancer) le volet de bord de fuite 2 d'une longueur R et de communiquer à ce dernier l'inclinaison désirée. Bien entendu, ces deux commandes en translation et rotation sont synchronisées.

On comprendra aisément que, par commande des galets 12 et de la glissière courbe 11, il est possible de communiquer au volet de bord de fuite 2 une pluralité de positions déployées intermédiaires entre la position extrême avant du schéma A et la position extrême arrière du schéma B et que, par commande de l'actionneur 14, il est possible de donner audit volet de bord de fuite 2 plusieurs rotations différentes à chacune desdites positions déployées intermédiaires. De plus, grâce à l'actionneur 14, à chacune desdites positions intermédiaires, le volet de bord de fuite 2 peut être incliné vers le bas ou vers le haut.

L'arbre de rotation 16 de l'actionneur 14 définit l'axe de rotation 15 du volet de bord de fuite 2. Comme mentionné ci-dessus, l'actionneur 14 est disposé, dans le volet de bord de fuite 2, de façon que l'axe de rotation 15 se trouve à une distance d du bord d'attaque 3 située entre 30 et 40% et de préférence à environ 35% de la corde C du profil dudit volet 2, c'est-à-dire au voisinage du point d'application de la résultante F des forces aérodynamiques subies par ledit volet. Dans le mode de réalisation pratique de l'invention, représenté sur les figures 2 et 3, l'actionneur 14 est disposé dans un boîtier 17, qui peut être inséré de façon amovible dans un logement 18 correspondant dudit volet de bord de fuite 2. Une patte d'entraînement 19, orthogonale à l'arbre de rotation 16 de l'actionneur 14, est solidaire en rotation dudit arbre et est engagée dans une rainure 20 de l'organe mobile 11. Ainsi, lorsque l'actionneur 14 est activé et que son arbre de rotation 16 tourne, la patte 19 est bloquée par rapport à l'organe mobile 11 et le volet de bord de fuite 2 tourne autour de l'axe 15. Lorsque, comme cela est représenté sur la figure 3, le boîtier amovible 17 est inséré et fixé dans le logement 18 prévu dans le volet de bord de fuite 2 (la fixation pouvant être réalisée de toute manière connue, non représentée), ledit boîtier 17 participe à la résistance structurale dudit volet.

De préférence, le logement 18 pour le boîtier 17 est accessible à travers une ouverture 21 pratiquée dans l'extrados 5 du volet de bord de fuite 2 et la face supérieure 22 du boîtier amovible 17 est conformée pour, lorsque ce dernier est fixé dans son logement 18 (figure 3), obturer l'ouverture 21 dans l'extrados 5 et former la partie correspondante de celui-ci. Sur les figures 4 à 7, on a représenté en vues transversales schématiques, différentes dispositions du système conforme à la présente invention : - la figure 4 est représentative du système de la figure 3 ; - sur la figure 5, on a prévu une glissière mobile 11 de chaque côté de l'actionneur 14, de sorte que l'on obtient plus de force pour actionner le volet 2 et un meilleur équilibrage des efforts ; - sur la figure 6, une seule glissière mobile 11 est prévue pour deux volets 2 adjacents; et - sur la figure 7, l'arbre 16 porte deux pattes 19 logées dans des évidements (rainures) pratiqués dans des faces opposées de la glissière mobile 11.

Quel que soit le mode de réalisation du système conforme à la présente invention, il est avantageux, pour des raisons de rigidité, que la (ou les) glissière(s) mobile(s) 11 présente(nt) un profil en I.

Claims

REVENDICATIONS1. Système de volet hypersustentateur pour la partie postérieure (1) d'une aile d'aéronef, système qui comporte : - un volet de bord de fuite (2) pourvu d'un bord d'attaque (3), d'un bord de fuite (4), d'un extrados (5) et d'un intrados(6), et - un mécanisme d'actionnement dudit volet de bord de fuite (2), permettant à celui-ci de prendre : - soit une position repliée pour laquelle ledit volet de bord de fuite (2) est logé au moins partiellement dans la partie postérieure d'aile (1), de façon que l'extrados (5) et l'intrados (6) dudit volet (2) soient en continuité aérodynamique respectivement avec l'extrados (8) et l'intrados (9) de ladite partie postérieure d'aile (1) et que le bord de fuite (4) dudit volet de bord de fuite (2) forme une partie de bord de fuite (10) de ladite partie postérieure d'aile (1), - soit au moins une position déployée pour laquelle ledit volet de bord de fuite (2) est reculé par rapport au bord de fuite (10) de ladite partie postérieure d'aile (1) et incliné par rapport à cette dernière, caractérisé en ce que ledit mécanisme d'actionnement (11, 12, 14, 15) comporte : - des moyens d'entraînement en translation (11, 12), qui sont logés au moins en partie dans la partie postérieure d'aile (1) et qui comportent au moins un organe mobile entraîné (11) ; et - des moyens de rotation (14), qui sont logés dans ledit volet de bord de fuite (2) et qui sont reliés à l'organe mobile (11) de façon à pouvoir faire tourner ledit volet de bord de fuite (2)par rapport audit organe mobile (11), autour d'un axe (15) parallèle au bord d'attaque (3) dudit volet de bord de fuite (2).
2. Système de volet hypersustentateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement en translation (11, 12) sont aptes à communiquer audit volet de bord de fuite (2) une pluralité de position déployées différentes.
3. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le fonctionnement desdits moyens d'entraînement en translation (11, 12) est indépendant du fonctionnement desdits moyens de rotation (14) de sorte que, à chaque position déployée, lesdits moyens de rotation (14) peuvent communiquer une pluralité de rotations différentes dudit volet de bord de fuite (2).
4. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de rotation (14) sont aptes à incliner ledit volet de bord de fuite (2) vers le bas et/ou vers le haut.
5. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit volet de bord de fuite (2) est logé dans une échancrure (7) de la partie postérieure d'aile (1), caractérisé en ce que ledit organe mobile entraîné (11) peut se déplacer, dans ladite échancrure (7), vers l'arrière et vers l'avant de ladite partie postérieure d'aile (1).
6. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de rotation (14) sont constitués par un vérin rotatif, dont l'arbre de rotation (16) définit l'axe de rotation (15) dudit volet de bord de fuite (2).
7 Système de volet hypersustentateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le vérin rotatif (14) est de type hydroélectrique EHA.
8. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit vérin rotatif (14) est disposé dans le volet de bord de fuite (2) de façon que l'axe de rotation (15) de ce dernier se trouve à unedistance (d) du bord d'attaque (3) de celui-ci située entre 30 et 40% et de préférence à environ 35% de la corde (C) dudit volet de bord de fuite (2).
9. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la liaison entre ledit vérin rotatif (14) et l'organe mobile (11) se fait par l'intermédiaire d'une patte (19) qui est solidaire en rotation de l'arbre (16) dudit vérin rotatif (14) et qui est engagée dans un évidement (20) dudit organe mobile (11).
10. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit vérin rotatif (14) est disposé dans un boîtier amovible (17) inséré dans un logement (18) correspondant dudit volet de bord de fuite (2).
11. Système de volet hypersustentateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit boîtier amovible C(17) participe à la résistance structurale dudit volet de bord de fuite (2), lorsqu'il est inséré et fixé à celui-ci.
12. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que ledit logement (18) est accessible à travers une ouverture (21) pratiquée dans l'extrados (5) dudit volet de bord de fuite (2) et la face supérieure (22) dudit boîtier amovible (17) est conformée pour; lorsque ledit boîtier est en place dans son logement (18), obturer ladite ouverture (21) et former la partie correspondante dudit extrados (5).
13. Système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 1 à 12. caractérisé en ce que ledit organe mobile entraîné (11) des moyens d'entraînement en translation comporte au moins une glissière courbe guidée et entraînée par des galets d'entraînement (12).
14. Système de volet hypersustentateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite glissière courbe présente une section en I.
15. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système de volet hypersustentateur selon l'une des revendications 1 à 14.30