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PERFECTIONNEMENTS AUX GOUTERAS 'LATERALES D'UN AEROPLANE
L'invention consiste en une disposition particulière des ailerons dont sont habituellement munies les ailes d'un aéroplane.
Elle a pour but, par un fractionnement convenable de ces ailerons, de les rendre.. aptes à assurer, à la fois et d'une manière plus efficace et plus appropriée (comparativement à ce qui a été réalisé Jusqu'ici), les deux fonctions suivantes:
1) contrôle transversal de l'avion;
2) hypersustentation.
La disposition qui fait l'objet de l'invention permet, chaque aileron étant fractionné en au moins deux éléments, d'utiliser comme surfaces mo- biles soit un seul de ces éléments, soit la totalité afin de mieux adap- ter leur efficacité dans chacune des fonctions envisagées, à la vitesse à laquelle évolue l'avion:
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1) aux grandes vitesses d'utilisation, le minimum des surfaces mobiles, propre à la création du couple de roulis nécessaire à la ma- noeuvre transversale de l'avion, sera mis en action;
2) aux faibles vitesses, la totalité de la surface mobile assure- ra à la fois la manoeuvre transversale et l'hypersustentation.
Conformément à l'invention, et pour obtenir les résultats indi- qués ci-dessus, chaque aileron est fractionné, dans le sens de la pro- fondeur de l'aile, en au moins deux éléments, l'élément extrême étant soumis normalement à la commande habituelle du contrôle transversal, tandis que les autres éléments sont soustraits à cette commande pour leur position de non emploi mais peuvent être amenés, sous l'action d'une seconde commande indépendante, à une position de travail plus ou moins abaissée qui assure l'hypersustentation et pour laquelle ils deviennent progressivement soumis à l'action de la commande du contrô- le transversal, ce qui leur permet de participer à ce contrôle.
Les avantages qui découlent de cette disposition apparaissent de- vant les difficultés que l'on rencontre généralement lorsqu'il s'agit de dimensionner des ailerons de gauchissement devant assurer, en plus du contrôle transversal, le rôle de volet hypersustentateur.
D'une manière générale, étant donné la vitesse d'utilisation tou- jours croissante des avions, il y a intérêt à réduire au minimum, pour une surface donnée, la profondeur relative (par rapport à la profon- deur de l'aile considérée) des ailerons de gauchissement, dans le but de limiter les efforts dans leur système de commande aussi bien que dans la charpente de l'aile e,t d'éliminer les risques de battements ou vibrations.
Cependant, aux faibles vitesses, de tels ailerons deviennent in- suffisants et, s'ils doivent en plus remplir le rôle de volets hyper- sustentateurs, l'accroissement de portance qu'ils apportent aux ailes sur lesquelles ils s'articulent est alors très faible. Les volets hypersustentateurs doivent, en effet, afin d'accroitre d'une quantité appréciable la portance des ailes, être dimensionnés de telle manière
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que leur profondeur relative, par rapport à la profondeur de l'aile considérée, ne soit pas inférieure à une certaine valeur. A titre indicatif, et pour faciliter la compréhension, on rappellera que cet- te valeur minimum est généralement au moins égale à 30 % de la profon- deur de l'aile, tandis que celle dea ailerons de gauchissement d'un avion rapide n'excèdera pas avantageusement 15 à 20 %.
On conçoit donc qu'un, aileron de' gauchissement parfaitement adap- té à son rôle est un volet hypersustentateur de médiocre rendement, tandis qu'un volet hypersustentateur convenablement réalisé apporte, lors¯qu'il est utilisé pour assurer le contrôle transversal aux grandes vitesses, des inconvénients dangereux, contraires à la sécurité et la facilité de conduite.
En même temps que les éléments de chaque aileron autres que l'élé- ment extrême sont soumis à l'action du contrôle transversal par la commande d'hypersustentation, l'élément extrême peut être progressi- vement soustrait à l'action de ce contrôle, [.de telle sorte qu'ilne subit plus de déplacements indépendants de ceux des autres éléments et qu'il participe seulement aux déplacements de -ces derniers ; la sur- face totale de l'aileron est alors substituée, pour le contrôle trans- versal, à la surface de l'élément extrême de l'aileron.
On décrira ci-après à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention avec quelques variantes constructives en référence au dessin annexé, dans lequel:
La figure 1 est une vue en perspective montrant le braquage des éléments extrêmes des ailerons en sens inverses en vue du contrôle transversal aux grandes vitesses et la. figure 2 est une coupe'longi- tudinale correspondante.
La figure 3 est une vue en perspective montrant l'abaissement des ailerons entiers en vue de l'hypersustentation, les éléments ex- trêmes étant en position neutre et la figure 4 est une coupe longitu- dinale correspondante.
La figure 5 est une vue en perspective montrant les braquages en
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sens inverses des ailerons à partir de la position neutre d'hypersus- tentation de la figure 3 et la figure 6 est une coupe longitudinale correspondante.
La figure 7 est une vue en perspective montrant les braquages en sens inverses des ailerons entiers à partir de la position neutre d'hypersustentation de la figure 3 sans déplacements indépendants des éléments extrêmes et la figure 8 est une coupe longitudinale corres- pondante.
La figure 9 montre en perspective d'ensemble un exemple de réa- lisation pour les commandes des divers', .éléments d'un aéroplane.
Les figures 10 et 11 sont deux vues correspondantes, en éléva- tion et en plan, montrant le mode d'action de la commande d'hypersus- tentation.
Les figures 12 et 13 montrent une variante.
Les figures 14 et 15 montrent une autre variante.
Les figures 16 à 19 montrent diverses réalisations pdur la timo- nerie commandant les éléments extrêmes.
La figure 20 est une vue en perspective d'ensemble d'un système de commande permettant, pour la position d'hypersustentation, de sous- traire les éléments extrêmes aux déplacements indépendants résultant du contrôle transversal.
Les figures 21 à 24 montrent une autre réalisation de la comman- de des éléments d'hypersustentation.
Dans l'exemple représenté au dessin, on a supposé que chaque ai- leron se compose de deux éléments : unélément extrême 1-1' et un autre élément 2-2', situé entre cet élément extrême et la partie fixe 3-3' de l'aile, les chiffres de référence sans indice correspondant à l'un des côtés de l'appareil et les autres à l'autre côté.
Les éléments extrêmes 1-1' tournent autour d'un axe AA ou A'A' intérieur ou extérieur au profil de l'aile et fixe par rapport aux éléments 2-2' et ceux-ci à leur tour peuvent tourner, en entraînant alors les éléments extrêmes, autour d'un axe BB ou B'B' fixe par rap- port aux éléments fixes 3-3'.
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Les braquages que peuvent prendre vers le haut et vers le bas les éléments 1-la sous l'action de la commande habituelle du contrôle transversal donnent naissance à un couple 'de roulis d'une valeur con- venable aux grandes vitesses; c"est ce qu'on a représenté aux.figures 1 et 2 .(abaissement de l'élément 1 et relèvement de l'élément 1').
D'autre part, indépendamment du contrôle transversal, on peut communiquer aux éléments 2-2' des braquages simultanés vers le bas de plus ou moins grande amplitude, dans le but d'assurer l'hypersustenta- tion; c'est ce qu'on a représenté aux figures 3 et 4, dans lesquelles les éléments 1-1' n'ont subi aucun déplacement relatif par rapport aux éléments 2-2'. Pour simplifier les'explications ci-après, les posi- tions ,,-telles que celles des figures 3 et 4 seront désignées, dans la suite de la description, sous le nom de-"positions neutres d'hypersus- tentation"; pour ces positions, l'angle de braquage est variable et compris par exemple entre 0 et le maximum a .
A partir d'une quelconque des positions neutres d'hypersustenta- tion, les éléments extrêmes 1-1' peuvent prendre des braquages inver- ses, sousl'action de la commande de contrôle transversal et au couple de roulis ainsi produit peut s'ajouter l'effet de braquages inverses, égaux ou inégaux vers le haut et vers le bas des éléments 2-2' qui, par suite de leur braquage préalable vers le pas, se sont trouvés pla- cés sous la dépendance du contrôle transversal. C'est ce qu'on a re- présenté aux figures 5 et 6 où la position neutre correspondante a été indiquée en trait mixte.
L'amplitude de ces braquages inverses de con- trôle transversal sous l'action de la commande habituelle peut varier progressivement de 0 pour [alpha] = 0 (figures 1 et 2) à un maximum pour [alpha] = a , ce maximum étant déterminé par la valeur du couple de roulis recherché aux plus faibles vitesses.
Pour les positions de contrôle transversal prises à partir des positions neutres d'hypersustentation, on a vu ci-dessus que les élé- ments 1-1' conservent leur liberté de manoeuvre autour de AA'. Cepen- dant, on peut aussi, conformément à l'invention, pour les positions
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neutres d'hypersustentation, soustraire progressivement les éléments 1-1' à l'action du contrôle transversal de sorte qu'à partir des po- sitions neutres extrêmes d'hypersustentation, les ailerons entiers sont braqués en sens inverses sans que les parties extrêmes subissent des déplacements indépendants. C'est ce qu'on a représenté aux figu- res 7 et 8 où la position neutre correspondante est indiquée en trait mixte.
Les commandes des différents éléments des ailerons peuvent être réalisées de bien des façons sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de l'invention.
Les figures 9 à 24 montrent schématiquement à simple titre indi- catif quelques exemples pour ces commandes.
Dans l'exemple représenté à la figure 9, la commande des aile- rons extrêmes 1-1' est d'un type connu et se fait par la barre 4 qui agit par l'intermédiaire de l'arbre 5 et du levier 6 solidaire de cet arbre sur la timonerie 7-7' actionnant par une transmission appropriée les biellettes 8-8' de manoeuvre des éléments extrêmes 1-1'. L'arbre 5 est relié à la timonerie 9-9' commandant les éléments 2-2' par un dispositif tel que la commande générale 4-5 soit sans action sur cette timonerie 9-9' lorsque celle-ci est dans la position correspondant au non-emploi des éléments 2-2'.
Un tel dispositif est représente-vaux figures 10 et 11. L'arbre 5 porte un bras transversal 10 dont les extrémités sont articulées à des leviers 11-11' eux-mêmes articulés aux timoneries 9-9' autour d'axes 12-12'; dans la position de non-emploi des éléments 2-2', les points 12-12' sont très près de l'axe de l'arbre 5, de sorte qu'ils ne se trouvent pas sensiblement déplacés lors de la rotation de cet arbre 5: les éléments 2-2' sont alors soustraits à l'action du contrôle trans- versal.
Sous l'action d'une commande indépendante, le pilote peut faire tourner les leviers il-11' par rapport au bras 10, de façon à amener les points d'articulation 12-12' vers les positions 15-15'. Cette ro-
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tation des bras 11-11' a pour effet de provoquer l'abaissement des éléments 2-2' vers une position d'hypersustentation. Dans l'exemple représenté aux figures 10 et 11, on a supposé que la commande de la rotation des bras 11-11' était assurée par un vérin 14 solidaire de l'arbre 5 et dont la partie mobile 15 est articulée à des biellettes 16-16' elles-mêmes articulées aux axes 12-12'.
Quand les axes d'articulation 12-12' sont déplacés vers les posi- tions 13-13', ils s'écartent de l'axe de l'arbre 5 et se trouvent par suite sous la dépendance de la commande 4-5, de sorte que les éléments 2-2' sont animés de braquages inverses quand le pilote agit sur la bar- re de commande 4. Cet asservissement des timoneries 9-9' à la comman- de 4-5 est progressif à mesure que les axes 12-12' s'écartent de l'ar- bre 5.
Les figures '12 et 13 montrent une variante de la commande d'hyper- sustentation. Au lieu d'être assurée pneumatiquement ou hydraulique- ment, cette commande est faite par un moteur électrique 17 qui, par l'intermédiaire d'engrenages 18-18', fait tourner les axes d'oscilla- tion 19-19' des leviers 11-11' par rapport au bras 10,
Les figures 14 et 15 montrent une autre variante selon laquelle on utilise pour la commande d'hypersustentation un vérin 20 solidaire, comme dans le cas des figures 10 et 11, de l'arbre 6, mais dont l'élé- ment mobile 21,est directement articulé aux timoneries 9-9'.
Les figures 16 à 19 montrent des exemples de réalisation de la timonerie de commande par des éléments extrêmes pour que cette timone- rie puisse fonctionner normalement quelle que soit la position des élé- ments voisins 2-2':
Dans l'exemple représenté à la figure 16, les ailerons 1-1' sont commandés par des câbles 22. qui passent sur des poulies de renvoi 23 tangentes à l'axe de rotation BB', de telle façon que la rotation des éléments 2-2' ne modifie pas la position relative des éléments 1-1';
les ,. câbles 22 peuvent commander les éléments 1-1' par l'intermédiaire de leviers 24-25,
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Dans le cas de la figure 17, des éléments 1-1' sont attaqués cha- cun par une ou plusieurs biellettes 26 solidaires d'un ou de plusiaurs leviers 27 qui sont articulés en S à la timonerie de commande 28, les points S étant situés sur l'axe BB'.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 18, les ailerons 1-1' sont commandés chacun par un ou plusieurs leviers 29 attaqués par une biellette 30 qui est articulée à un levier 31 solidaire d'un arbre de torsion 32;cet arbre porte un autre levier 33 actionné par la timone- rie de commande 34 et l'attaque du levier 33 par la timonerie 34 s'ef- fectue en un point coïncidant, pour la position neutre de l'élément 1- l', avec l'axe de rotation BB' de l'élément 2.
Dans l'exemple de la figure 19, la commande de l'élément 1-1' est assurée par l'intermédiaire d'un engrenage 35 et d'un tube télescopi- que 36 à cannelures relié par un cardan 37 à l'arbre de commande 38; lors de la rotation de l'élément 2, le tube télescopique s'allonge, sa rotation continuant à actionner les éléments extrêmes 1.
La figure 20 montre une commande par.- laquelle l'abaissement des éléments 2-2' et la mise de ces organes sous la dépendance du contrôle transversal soustrait en même temps les éléments 1-1' à l'action de ce contrôle.
Pour cela, un second vérin hydraulique 41, actionné par la même . source d'énergie que le vérin 14 provoque, en même temps que la rota- tion desleviers 11-11' de la commande d'hypersustentation, la rotation de leviers 42-42' interposés entre l'arbre 5 et la timonerie 7-7' com- mandant les éléments extrêmes de manière à amener les origines des or- ganes 7-7' très près de l'arbre 5 ; rotation de l'arbre 5 reste alors sans action sensible sur la timonerie 7-7'. On pourrait prévoir aussi, au lieu d'un second vérin 41, une liaison mécanique entre les leviers 11-11' et les leviers 42-42'.
A partir du moment où la timonerie 7-7' est soustraite à l'action du contrôle transversal, les ailerons se dé- placeront tout entiers, comme on l'a expliqué en référence aux figu- res 7 et 8.
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On pourrait prévoir le prolongement de la rotation des leviers 42-42' au-delà de l'arbre 5 lorsque les éléments 2-2' sont braqués vers le bas, de telle façon que la commande de contrôle transversal agisse d'une manière inversée sur les éléments extrêmes des ailerons qui assureront ainsi d'une manière connue une compensation 'aérodynamique.
Les figures 21 à 24 montrent une autre réalisation pour la com- mande des éléments d'hypersustentation.
Selon cette réalisation, un levier coudé 43 est articulé à l'ex- trémité de l'arbre 5 et l'une des branches de ce levier coudé est en position de repos dans le prolongement de l'arbre 5 et est engagée par une rotule au milieu d'une biellette 44 articulée aux leviers 45 et 45', ces leviers 45-45' portent eux-mêmes une rotule qui joue dans une chape 46-46' portée à l'extrémité d'arbres 47-47' commandant les éléments d'hypersustentation. Les rotules des leviers 4545' portent des axes 48-48' qui,en position de repos (figures 21-22), sont orientés oblique- ment dans m plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre 5, ces axes étant engagés dans des glissières des chapes 46-46'.
La commande d'hypersus- tentation est assurée par un vérin 49 qui agit sur le levier coudé 43 pour écarter ce levier du prolongement de l'arbre 5.
Le fonctionnement du dispositif se 'comprend aisément: quand la branche à rotule du levier 43 est dans le prolongement de l'arbre 5 (fi- gure 21), la rotation de cet arbre n'a aucun effet sur la biellette 44; les éléments d'hypersustentation sont alors soustraits au contrôle transversal. Au contraire, lorsque la branche à rotule du levier 43 est écartée du prolongement de l'arbre 5 sous l'action du vérin 49, la biel- lette 44 est entraînée en rotation autour de l'axe d'articulation du le- vier 43 et fait tourner par les rotules et leurs axesles deux arbres 47-47' dans le même sens, ce qui correspond à l'abaissement des éléments d'hypersustentation;
de plus, si à partir d'une position neutre d'hyper- sustentation (figure 23), on fait tourner l'arbre 3, la biellette 44 - est déplacée suivant sa direction dans un sens ou dans l'autre (figure 24) en entraînant les leviers à rotule 45-45', et, par suite de la dis-
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position des axes obliques 48-48', ce déplacement entraîne des rota- tions en sens inverses des arbres 47-47': les éléments d'hypersusten- tation participent alors au contrôle transversal.
REVENDICATIONS
L'invention a pour but, par un fractionnement convenable des aile- rons d'un aéroplane, de n'utiliser qu'une partie seulement des surfaces mobiles pour le contrôle transversal aux grandes vitesses, tandis qu' aux faibles vitesses, on utilise une plus grande partie ou la totalité de ces surfaces mobiles qui en plus peuvent assurer l'hypersustentation
L'invention est caractérisée essentiellement par le fait que cha- que aileron est fractionné, dans le sens de la profondeur de l'aile,en au moins deux éléments, l'élément extrême étant soumis normalement, c'est-à-dire aux grandes vitesses, à la commande habituelle du contrô- le transversal, tandis que les autres éléments sont soustraits à cette commande, pour leur position de non-emploi, mais peuvent être amenés, sous l'action d'une seconde commande indépendante,
à une position de travail plus ou moins abaissée qui assure l'hypersustentation et pour laquelle ils deviennent progressivement soumis à l'action de la comman- de du contrôle transversal, ce qui leur permet alors de participer à ce contrôle. ,
L'invention peut présenter en outre les caractérisques suivantes; séparément ou en combinaison:
1) En même temps que les éléments autres que les éléments extrê- mes des ailerons sont actionnés et soumis à l'action du contrôle trans- versal, les éléments extrêmes sont progressivement soustraits à ce contrôle;
2) La commande auxiliaire d'hypersustentation est interpqsée entre la timonerie de commande des éléments correspondants et un arbre action- né par le levier de commande habituel du pilote et elle a gour effet d'écarter les extrémités des barres de timonerie de cet arbre ;
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3) La commande destinée à soustraire en même temps les éléments extrêmes à l'action du contrôle transversal'est interposée entre la timonerie de commande de.ces éléments et l'arbre actionné par le le- vier de commande habituel du pilote et elle a pour effet de rapprocher les extrémités des barres de timonerie de cet arbre.
R E S U M E
L'invention a pour but, par un,fractionnement convenable des ai- lerons d'un aéroplane, de n'utiliser qu'une partie seulement des sur- faces mobiles pour le contrôle transversal aux grandes vitesses, ten- dis qu'aux faibles vitesses, on utilise une;plus grande partie ou la totalité de ces surfaces mohiles qu en plus peuvent assurer' l'hyper- sustentation.