La présente invention concerne un dispositif ayant la forme d'une cavité cylindrique en spirale, mobile ou pas, pouvant s'adapter en extrémité d'aile à tous profils porteurs, en particulier aux avions et aux planeurs ou pour appareils demandant une portance accrue dans son déplacement, permettant de réduire : a trainée induite, d'augmenter la poussée et d'atteindre er. vol ou en sustentation, de basses vitesses aux grands angles d'incidence et de grandes vitesses en palier croisière. Le résultat de cette invention permet d'utiliser, aux performances initiales, de plus faibles motorisations, de faire des trajets plus longs et plus vite tout en consommant moins de carburant et, ou d'utiliser des charges plus importantes.

En outre, ce dispositif permet d'augmenter considérablement et artificiellement l'allongement d'une aile tout en conservant son même profil et l'aérodynamique initiale d'un avion- ou d'un appareil en sustentation à vitesse subsonique.

Tout objet se déplaçant dans l'air provoque une traînée qui est la composante parallèle à la direction de l'écoulement.

La traînée a toujours posé problèmes pour voler et tous les ingénieurs s'escriment à réduire cette résistance sur toutes les parties d'un avion. Un avion sans aucune traînée est une pure utopie. Pour faire voler un avion, c'est simple, il suffit d'adapter une force propulsive ou tractive égale à sa traînée.

Il existe plusieurs sortes de traînées sur un avion mais dans ce cas précis nous'nous intéresserons à la traînée induite.

Toujours dirigée parallèlement au vent relatif (12). C'est la cause principale des tourbillons de bord de fuite (2) : l'air passe sur l'extrados (5) d'une aile tend à s'écouler vers l'intérieur. Il en est ainsi parce que la pression sur 1'extrados (5) est plus faible que la pression à l'extérieur des bouts d'ailes. D'autre part, l'air en dessous de l'aile s'écoule vers l'extérieur parce que la pression sur 1'intrados (6) est plus grande que celle qui règne à l'extérieur des bouts d'ailes.

L'air cherche donc continuellement à contourner l'extrémité des ailes, de 1'intrados (6) à l'extrados (5) . La façon peut-être d'expliquer pourquoi un allongement élevé est meilleur qu'un allongement faible serait de dire que plus l'allongement est grand, plus la proportion d'air qui s'échappe par les bouts d'ailes est faible. L'air qui contourne les bouts d'ailes n'est

plus la pour produire de la portance, c'est ce qu'on appelle parfois"une perte marginale".

Comme les deux écoulements, celui de 1'extrados (5) et celui de 1'intrados (6), se rencontrent en bord de fuite (2) sous un certain angle, ils forment des tourbillons qui tournent dans le sens horaire (vus de l'arrière) derrière l'aile gauche et dans le sens anti-horaire derrière l'aile droite. Tous les tourbillonsd'un méme cbté tendent à se rejoindre pour former un seul grand tourbillon qui s'échappe de chaque bout d'aile. Ces deux grands tourbillons s'appellent les tourbillons marginaux (10).

La plupart des pilotes ont vu ces tourbillons ou, plus précisément, -la gartie centrale de ceux-ci rendue visible par la condensation. L'humidité de l'air se condense à cause de la chute dé'pression dans lé coeur du tourbillon, îl ne faut pas confondre ces traînées avec la condensation produite par les gaz éjeetés desW oteurs-en haute altitude.

- Si l'on considèrè- ; maintenant le sens de rotation de ces tourbillons, on s'aperçoit qu'il y a un courant d'air vers le haut 8 1 extérieur de l'envergure des ailes et un courant d'air vers le bas en arrire du. bord de fuite. Il ne faut pas confondre ce courant d'air vers le bas avec la déflexion qui 6e produit normalement. Dans ce dernier cas, la déflexion vers le bas s'accompagne toujours vers le haut en avant de l'aile si bien que la direction finale de l'écoulement n'est pas modifiée.

Mais'Wans le cas-des tourbillons marginaux (10) , La déflexion vers le hâùtrse produit à l'extérieur de l'aile et non pas en avant d'elle, si bien que l'écoulement quittant l'aile est en fin de compte dirigé vers le bas. Par conséquent, la portance, qui agit perpendiculairement à l'écoulement, est légèrement inclinée vers l'arrière et contribue à la traînée. Cette partie de la traînée s'appelle la traînée induite.

Cette trainée induite est inversement proportionnelle au carré de lâ vitesse, alors que le reste de la traînée est directement proportionnel au carré de la vitesse.

Ce qui donne pratiquement : plus la vitesse de l'avion est faible plus l'angle d'attaque de la corde du prof il (3) de l'aile devient important et plus le Cz est élevé. On comprend mieux que cette trainée induite es zrs faible à haute vitesse (10% de la traînée totale), augmente en montée (20% et plus de la traînée

totale) et maximale au décQllage (o elle peut atteindre jusqu'à 70% et plus de la trainé totale).

Pour se donner un idée sur la puissance nécessaire pour s'opposer 8 cette trainée induite : il faut calculer la résistance de cette tralnée induite en Newtons et la multiplier par la vitesse de l'avion (en mètres seconde), cela donne un résultat en Watts. Il ne reste plus qu'à convertir ces Watts en chevaux et obtenir ainsi l'équilibre à cette résistance qu'est la trainée induite.

A partir de cette explication technique on va mieux comprendre l'application de ce dispositif quant à l'endroit où il va être fixé.

Le dispositif selon l'invention, est fixé solidaire en bout d'aile. Fabriqué avec un matériau à la fois léger et extrêmement dense, en l'occurrence un alliage aluminium ou du titane ou encore du composite comme la fibre de verre, le kévlar ou le carbone. Sa solidité doit être à l'épreuve d'un double flux provenant à la fois du vent relatif et de l'intrados de l'aile. Ces deux mouvements de flux vont s'activer à leur rencontre, se concentrer et s'éjecter.

Le -dispositif selon l'invention, ayant la forme d'une cavité cylindrique en spirale (7), est fixé à l'extrémité de chaque aile, le long de la corde de profil (3) qu'on appelle profondeur (4) en mécanique du vol.

Selon l'invention, la fixation de cette cavité cylindrique en spirale (7) à l'extrémité de l'aile peut être monobloc ou mobile selon l'utilisation des paramètres de vol de l'avion.

L'entrée de cette cavité cylindrique en spirale (7) est positionnée à partir du bord d'attaque (1) de l'aile et dépasse le bord de fuite (2) d'au moins 1/3 à e voire plus la profondeur de l'extrémité de l'aile.

CAVITE CYLINDRIQUE EN SPIRALE FIXE : Vue de profil gauche, du saumon d'aile vers 1'emplanture bord d'attaque à droite : l'entrée du dispositif est taillée en bisesu (11) partir du bord d'attaque (1) vers le bas et vers le bord de fuite (2), ceci en ce qu'elle puisse aborder des angles d'attaque importants aux basses vitesses et permettre ainsi l'alimentation constante du flux d'air au vent relatif (12). En prenant comme référence la corde de profil (3) côté bord d'attaque (1) vers le bord de fuite (2), cet angle peut atteindre 45''voire plus si cela est nécessaire ou si l'avion peut se permettre de plus grandes incidences de vol.

Vue de face, saumon à gauche et emplanture à droite, côté bord d'attaque (1) : fixée sur l'extrémité de l'aile et sur toute sa profondeur (4), le début de la spirale de la cavité cylindrique (7) commence en continuité de l'intrados (6) de l'aile et sur toute sa profondeur (4) en dépassant le bord de fuite (2) d'au moins 1/3 à ½ voire plus la profondeur (4) de l'aile.

Dans un mouvement concentrique (23) de l'extrémité de l'aile vers l'intrados (6) de l'aile, la fin de la spirale de la cavité cylindrique (7) est représentée par sa tangente (26) parallèle à l'intrados (6). L'espace entre le début et la fin de la spirale détermine l'épaisseur (27) du flux d'air. Ceci en ce que la surpression (9) provenant de 1'intrados (6) puisse s'engouffrer dans cette fente longitudinale sans refoulement.

Cette épaisseur de flux d'air (27) provenant de 1'intrados (6) détermine un espacement d'écoulement. Cet écoulement linéaire en surpression (9) passe entre la tangente (26) du bord de 1'extrémité de la fin de la spirale et 1'intrados (6) de l'aile vers le début de la spirale.

Cette épaisseur d'écoulement (27) ou débit d'air peut-être calculée à partir du profil de l'aile, de sa surface alaire, de son allongement, de son effilement, des vitesses en palier maximum et basses vitesses aux grands angles etc...

Vue de profil droit, de 1'emplanture vers le saumon d'aile, bord d'ata que (1) à gauche, bord de fuite (2) à droite : selon l'invention, les deux bords de la spirale du dispositif sont fixés entre eux et solidement à l'intrados (6) par deux ou plusieurs tiges ou fixations rondes (24) espacées entre elles à l'endroit de l'écoulement, de manière à diminuer la résistance aux deux flux provenant de directions différentes :

flux longitudinal du vent relatif (13) s'engouffrant de face et flux latéral (14) provenant de la surpression (9) de l'intrados (6), dévié par le vent relatif (12) vers le bord de fuite (2) de la cavité cylindrique en spirale (7). La rencontre de ces deux flux : l'un longitudinal avec une force linéaire, celle du vent relatif (12) et l'autre latéral (14) ayant tendance à compresser (22) le premier dans un mouvement consécutif compacte, hélicoïdal et annulaire. Sorte de réaction qui s'accélère jusqu'à l'éjection (21).

Cette éjection (21) est d'autant plus forte que la vitesse en palier est importante ou que l'incidence est forte aux basses vitesses (15).

Etant donné qu'en -entrée et en sortie du dispositif le flux est plus ou moins linéaire face au vent relatif à l'entrée au bord d'atta<NR >ue (1-) et en sortie vers--le bord de fuite (2) à l'éjection. Il est -très important d'assurer la canalisation de ces fluides sans les perturber de traînées. Il est aussi important -que le dispositif soit d'une résistance à toutes éprëuves aux forees qui s'éxercent sur la spiraie : Pour apporter la solution à ces deux problèmes, un profilé laminaire (25) de faible profondeur maintient solidaire et monobloc en son milieu et verticalement (en tenant compte que l'entrée du dispositif est taillée en biseau) la cavité cylindrique en spirale à l'extrémité de l'aile. Fixé donc verticalement et 90° de la corde de profil de l'aile à partir du bord d'attaque de l'extrémité de l'aile, il rejoint à 90° la tangente de la spirale déterminant l'espace laissé au flux d'air intrados et pour finir fixé dans le bas de la concavité, à 900 de la tangente.

Vue de dessus : parce qu'il gère une grande quantité de tourbillons marginaux (10), l'avion équipé de ce dispositifà chaque extrémité d'aile, peut se présenter à de très fortes incidences de vol en basses vitesses (15) ou de se présenter à faible incidence avec grandes vitesses (16) bien chargé. Ces configurations génèrent une grande quantité d'air provenant de face au vent relatif (12) et de côté provenant de 1'intrados (6).

Le premier flux s'engouf're naturellement et a tendance à compresser (22) le second, en biais, provenant latéralement de 1z surpression (9) de ? intrados (6) de l'aile et sur toute sa profondeur (4).

C'est pourquoi le dispositif, d'après l'invention, doit dépasser du bord de fuite d'au moins de 1/3 à h voire plus, en ce qu'il faciZite I'éjection (21) surcompressée de ces deux flux d'air.

Dispositif mis place, selon l'invention, cela donne une nouvelle forme aérodynamique en bout d'aile, un peu comme un bidon d'essence d'avion qu'on aurait rajouté, à la différence qu'elle a une forme de tuyère (17) dépassant d'un 1/3 8 voire plus le bord de fuite (2) de l'extrémité de l'aile.

Explication de cette prolongation par un rappel sur la traînée induite ; la surpression (9) continue de 1'intrados (6) a une forte tendance à rejoindre naturellement la dépression (8) à 1'extrados (5) e bord de fuite (2) et vers l'extrémité de l'aile pour provoquer ce qu'on appelle le tourbillon marginal (10). Même avec ce dispositif, pour que 1'éjection (21) se fasse dans les meilleurs conditions, sans tre happée plus loin par la dépression (8) de l'extrados (5), il devient logique de s'écarter dè ce problLme en le prolongeant pour qu'il n'en soit- pas affecté et obtenir le meilleur résultat.

Pour avoir une idée de l'endroit où doit commencer cette prolongation (18) de bord de fuite (2) de l'aile allant jusqu'au bord de fuite de la cavité cylindrique en spirale (7), il faut reporter la longueur du dispositif qui dépasse du bord de fuite de l'aile dans le direction de 1'emplanture et en tracer l'hypoténuse, angles arrondis. De ce fait les flux et résidus de flux latéraux et frontaux sont guidés jusqu'à l'éjection.

Selon l'invention, à l'intérieur de la cavité cylindrique en spirale (7) et dans la partie dépassant de 1J3 b h voire plus jusqu'à la sortie de flux, le dispositif fixe ou mobile est équipé de fines solides lamelles aérodynamiques (39). Dépassant peu dans la concavité, ces fines solides lamelles (39) sont fixées verticale .à 90° de leur tangente (26) et sont orientées sens bord d'attaque (1)/bord de fuite (2) de l'aile, caractérisé en ce que cet équipement rectifie le mouvement centripète (23) de tous les flux arrivant dans cette zone et assure une éjection linéaire, puissante et directe en sortie et loin derrière le bord de fuite (2) de l'aile sans provoquer de retours de flux, inopinés ou pas, vers I'extrados (5).

Selon l'invention, dans le dispositif fixe ou mobile, la pression engendrée par la vitesse de l'aile au vent relatif (12) et la surpression (9) provenant de son intrados (6),

toutes deux concentrées vers un mouvement centripète (23) vers 1'intrados (6) de l'aile et dans la cavité cylindrique en spirale (7) ayant fatalement pour résultat une compression centrifuge au carré de sa vitesse dans la surface de la spirale.

Caractérisé. en ce que, et 8 cet effet, le dispositif est équipé de soupapes (40) de sécurité placées aux endroits les plus sollicités. Elles sont intégrées (côté intrados) dans l'épaisseur de la spirale afin de minimiser les traînées parasites. L'échappement de ces soupapes (40) étant dirigé vers le haut, c'est à dire vers l'intrados (6) , pour que la dépression (S) entraîne dans son mouvement ces traînées parasites au moment où elles se produisent.

Selon l'invention, le dispositif fixe ou mobile, agissant comme un venturi à l'instar d'une entrée d'air de carburateur, est prédestiné au. givrage dans les basses couches par forte humidité, à cause du rapprochement température/point de rosée.

Caractérisé en ce que le dispositif est muni d'un système de chauffage dans toute l'épaisseur de la spirale et sur toute sa longueur (genre résistance électrique, glycol ou autres déjà utilisés dans l'aéronautique), ce givre ou cette glace sera neutralisée dè6 sa formation.

CAVITE CYLINDRIQUE EN SPIRALE MOBILE : Vue d'ensemble en perspective cavalière: Ce dispositif, selon l'invention est eimilaire a la cavité cylindrique en spirale fixe, la différence qu'il soit mobile pour permettre aux avions d'un certain tonnage de doser avec précision cette tralnée induite dans tous les cas de figure de vol, en l'occurrence, le dispositif presque fermée vers l'intrados (6) de l'aile (tangente (26) laissant passer 10% de la trainée induite pour les vols de croisière. Ce positionnement presque fermé provoque un résultat assez étonnant à l'éjection : le flux tournant dit annulaire provoque naturellement un allongement infini ayant pour conséquence aucune trainée en sortie de flux), ou grand ouvert (tangente (26) laissant passer la forte surpression de l'intrados avec plus de 70% de trainée induite aux décollages) avec un positionnement commandé soit par le pilote soit par un système électronique automatique synchronisé réagissant aux incidences de vol : pour une faible incidence en vitesse de croisière (28), pour une moyenne incidence en montée (29) et pour une forte incidence en basse vitesse (30).

Selon l'invention, le dispositif mobile est fixé par une charnière (31) à partir du début de la spirale côté extrémité de l'aile. Cette charnière (31) part du bord d'attaque de l'aile jusqu'au bord de fuite de la cavité cylindrique en spirale (7).

Selon l'invention, de même que le dispositif fixe, la cavité cylindrique est enroulée centripète (23) vers 1'intrados (6) de l'aile. La fin de la spirale de la cavité cylindrique (7) est représentée par sa tangente (26) parallèleà 1'intrados (6). L'espace entre le début et la fin de la spirale détermine l'épaisseur (27) du'flux d'air. Ceci en ce que la surpression (9) provenant de 1'intrados (6) puisse s'engouffrer dans cette fente longitudinale sans refoulement. Cette épaisseur de flux d'air (27) provenant de l'intrados (6) détermine un espacement d'écoulement par rapport à sa vitesse et son incidence de vol. Cet écoulement linéaire en surpression (9) passe entre la tangente (26) du bord de l'extrémité de la fin de la spirale et l'intrados (6) de l'aile vers le début de la spirale, et là, le système du réglage mobile du dispositif intervient : Au ieu d'tre fixe par des tiges ou fixations rondes (24) directementsà ltintrados (6ì pour ne laisser passer qu'une

épaisseur du flux dépresionnaire latéral (14) pour toutes les situations de vol, la cavité cylindrique en spirale (7) est maintenue par deux ou plusieurs biellettes (36) cylindriques sur toute sa longueur. Ces biellettes (36) goupillées (37) et clipsées (38) à chaque extrémité vont rejoindre une barre de tranemiseion (33) logée dans l'aile.

Logée dans une partie de la profondeur de l'aile, cette barre de tranemiesion (33) est fixée sur deux ou plusieurs glissières en queue d'aronde contenues et autolubrifiées, lesquelles coulisseront, (sens emplanture-dispositif- emplanture), dans des glissières en queue d'aronde contenantes également autolubrifiées.

Après quoi, il ne reste plus qu'à positionner le vérin au milieu d'une autre barre de transmission (33), fixée elle, de l'autre côté, sur l'ensemble des glissières en queue d'aronde contenues autolubrifiées.

Ce qui donne au fonctionnement, un mouvement de réglage puissant, dosé, précis et rectiligne de toute la cavité cylindrique en spirale au passage des deux flux : vent relatif et dépression latérale d'intrados.

A l'exception des biellettes (36) et de leurs fixations, tout le reste du fonctionnement pour la mobilité du système se loge dans l'aile, le but fondamental de l'aérodynamique se concentre toujours à minimiser les traînées parasites.

Nomenclature des dessins ci-dessous, 1 - Bord d'attaque 2 - Bord de fuite 3 - Corde de profil 4 - Profondeur 5 - Extrados 6 - Intrados 7 - Cavité cylindrique en spirale 8 - Dépression 9 - Surpression 10 - Tourbillon marginal 11 - Biseau 12 - Vent relatif 13 - Flux du vent relatif 14 - Flux dépressionnaire latéral d'intrados 15 - Forte incidence aux basses vitesses 16 - Faible incidence aux grandes vitesses 17 - Tuyère 18 - Prolongement 19 - Hypoténuse 20 - Angles arrondis 21 - Ejection 22 - Compression 23 - Enroulé centripète 24 - Tiges ou fixations rondes 25 - Fixation verticale plate 26 - Tangente 27 - Epaisseur de la surpression d'intrados 28 - Positionnement vitesse de croisière, faible incidence 29 - Positionnement vitesse de montée, moyenne incidence 30 - Positionnement basse vitesse, forte incidence 31 - Charnière 32 - Vérin 33 - Barre de transmission 34 - Glissières en queue d'aronde contenue autolubrifiée 35 - Glissières en queue d'aronde contenante autolubrifiée 36 - Biellette 37 - Goupille 38 - Clips 39 - Lamelles 40 - Soupapes

La figure 1 est une vue de profil gauche montrant l'emplacement du dispositif fixe par rapport à l'extrémité de l'aile.

La figure 2 est une vue de face montrant l'emplacement du dispositif fixe à l'extrémité de l'aile, côté bord d'attaque.

La figure 3 est une vue de profil droit montrant l'emplacement du dispositif fixe par rapport 8 1'extrémité de l'aile vue en coupe.

La figure 4 est une vue de dessus montrant l'extrados de l'extrémité de l'aile et l'emplacement du dispositif fixe avec sa prolongation et sa tuyère en bord de fuite.

La figure 5 est une vue arrière de la fixation montrant le dispositif mobile et son principe de mobilité.

La figure 6 est une vue de face montrant le mouvement des fluides et réaction de la soupape sur un dispositif fixe. la figure 7 est une vue AA en coupe grossie du dispositif mobile montrant l'emplacement du principe de mobilité dispositif/intérieur de l'aile.

La figure 8 est une vue de dessus montrant la fixation du dispositif mobile dispositif/intérieur de l'aile.

La figure 9 est une vue de face/perspective cavalière éclatée/grossie du dispositif mobile montrant l'emplacement des soupapes au mouvement du fluide.

La figure 10 est une vue de profil droit du dispositif mobile montrant la fixation et l'emplacement du principe de mobilité.

La figure 11 est une vue de face du dispositif mobile montrant son positionnement, avion en vitesse de croisière.

La figure 12 est une vue de face du dispositif mobile montrant son positionnement, avion en vitesse de montée.

La figure 13 est une vue de face du dispositif mobile montrant son positionnement, avion à la vitesse de décollage.