Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02866504 2014-10-03
1
Dispositif anti-regel pour pales d'aeronef.
La presente invention se rapporte au domaine technique general
du degivrage d'un element aerodynamique d'un aeronef et plus
particulierement des pales d'un aeronef a voilure tournante.
La presente invention concerne un dispositif anti-regel pour une
pale d'aeronef agissant en complement d'un systeme de degivrage.
ll est bien connu que la formation et l'accumulation de givre ou
de glace sur une face externe d'un aeronef et plus particulierement le
bord d'attaque d'un element aerodynamique tel qu'une aile ou bien
une pale d'un rotor peut avoir des effets nefastes sur le
fonctionnement de cet aeronef. En effet, la presence de givre ou de
glace peut modifier tres rapidement et de facon importante les
caracteristiques aerodynamiques de cette face externe. Notamment
lorsque cette face externe est une pale d'un rotor principal d'un
aeronef a voilure tournante, cette presence de givre ou de glace peut
etre a l'origine d'une perte de performances, voire d'un accident de
cet aeronef.
Une solution connue de degivrage pour limiter voire supprimer
cette presence de givre ou de glace est de chauffer la zone du bord
d'attaque d'un element aerodynamique. Cette chaleur permet d'elever
la temperature du bord d'attaque au-dela des temperatures propices
la formation de givre. On pane alors de systernes de degivrage
electrothermiques, la chaleur etant generalement fournie a partir d'un
courant electrique. De tels systemes de degivrage permettent donc la
suppression du givre et/ou de la glace d'un element aerodynamique.
Dans la suite de la description, on se limite a evoquer la suppression
CA 02866504 2014-10-03
2
du givre, le terme givre pouvant etre substitue par le terme
glace .
ll existe differentes technologies de systemes de degivrage
electrothermiques permettant de chauffer la zone du bord d'attaque
d'un element aerodynamique. On connait par exemple les systemes
de degivrage electrothermiques comportant des resistances
electriques noyees dans le bord d'attaque d'un element
aerodynamique et chauffant ce bord d'attaque.
De merne, il existe des systemes de degivrage dans lesquels la
chaleur est generee par le phenomene d'induction magnetique
chauffant alors une ou plusieurs pieces metalliques positionnees au
niveau du bord d'attaque de l'element aerodynamique.
Par contre, de tels systemes sont tres consommateurs d'energie
electrique, notamment dans le cas d'elements aerodynamiques de
grande envergure tels qu'une aile d'avion ou une pale d'un rotor
principal de sustentation d'un aeronef a voilure tournante. ll est alors
difficile voire impossible d'alimenter en permanence de tels systemes
de degivrage electrothermiques pour de tels elements
aerodynamiques, l'energie electrique A fournir etant trop importante.
Cependant, pour les elements aerodynamiques de faible
envergure, il est possible d'alimenter de tels systemes de degivrage
electrothermiques en permanence. Dans ce cas, le bord d'attaque de
ces elements aerodynamiques est chauffe en permanence. ll n'y a
alors pas de formation de givre, mais l'apparition eventuelle de
gouttes d'eau sur le bord d'attaque, voire d'un film d'eau. On parle
alors plus exactement de systemes d'antigivrage . De tels
systemes d'antigivrage sont par exemple utilises sur les pales du
rotor arriere anti-couple des aeronefs A voilures tournantes.
CA 02866504 2014-10-03
3
Afin de limiter le besoin en energie electrique de ces systernes
de degivrage electrothermiques et, par suite, de pouvoir les utiliser, il
est d'usage de les diviser en plusieurs bandes longitudinales qui sont
positionnees selon l'envergure de l'element aerodynamique et/ou en
plusieurs bandes transversales qui sont positionnees selon sa corde.
Ces differentes bandes sont alors alimentees electriquement
alternativement de facon cyclique, chauffant ainsi successivement
differentes zones du bord d'attaque de l'element aerodynamique.
Ces systemes de degivrage electrothermiques permettent un
depot de givre partiel et transitoire sur certaines zones du bord
d'attaque de l'element aerodynamique entre chaque cycle de chauffe.
Ce depot partiel de givre peut alors alterer de facon transitoire
l'efficacite de l'element aerodynamique, mais permet surtout de
limiter le besoin en energie electrique.
De tels systemes de degivrage electrothermiques sont
generalement utilises pour la protection contre le givre des rotors
principaux de sustentation d'aeronefs a voilures tournantes.
En effet, en cas de presence de givre sur le bord d'attaque
d'une pale, la chaleur generee par chaque bande d'un systeme de
degivrage electrothermique provoque l'apparition localement d'un
mince film d'eau entre le bord d'attaque et le givre. Ensuite, le givre
restant est alors ejecte grace principalement a l'action de la force
centrifuge generee par la rotation de la pale.
En outre, on connait le document FR 1554838 qui decrit un
dispositif de commutation electrique afin d'alimenter de facon
cyclique et predeterminee les differentes bandes positionnees sur le
bord d'attaque des pales d'un rotor principal d'un aeronef a voilure
CA 02866504 2014-10-03
4
tournante constituant le systeme de degivrage electrothermique de ce
rotor principal.
De plus, le document FR2354242 decrit un systeme de
degivrage destine aux pales dun rotor principal dun aeronef a voilure
tournante dont le bord d'attaque est amovible. ll est ainsi aise de
changer ce bord d'attaque et, par suite, le systeme de degivrage en
cas de dysfonctionnement ou bien de maintenance du systerne de
degivrage. De merne, le bord d'attaque peut etre equipe ou non d'un
systeme de degivrage suivant les conditions de vol rencontrees par
l'aeronef.
On connait egalement le document US 5322246 qui decrit une
surface portante, telle une aile d'avion, comportant une marche
positionnee sur la totalite de la longueur de la surface portante. Cette
marche est positionnee en aval de systemes antigivrage ou bien de
systemes de degivrage. Cette marche genere l'apparition de
turbulences sur la couche limite de l'air circulant sur la surface
portance. Cette marche permet egalement de transformer l'eau
ruisselant sur la surface portante, en aval des systemes antigivrage
ou de degivrage, en gouttelettes qui sont ensuite evacuees par la
couche limite de l'air, evitant ainsi l'apparition de givre ou bien de
glace.
Le document DE 709354 decrit quand a lui un moyen utilisant
de lair chaud circulant entre le corps d'une surface portante et son
bord d'attaque afin d'empecher la formation de glace. Des conduites
presentes dans le corps de cette surface portante permettent
d'alimenter toute la longueur de cette surface portante en air chaud,
des fentes presentes sur la surface portante en aval du bord
d'attaque permettant d'evacuer cet air chaud.
CA 02866504 2014-10-03
Une autre technologie vise a casser le givre forme au niveau de
la pale. Par exemple, un systeme pneumatique permet le gonflage
d'enveloppes en caoutchouc situees au niveau du bord d'attaque d'un
element aerodynamique. Ce type de systemes de givrage est pluttit
5
destine aux elements aerodynamiques fixes tels qu'une aile d'avion
ou bien un empennage d'avion ou d'aeronef a voilure tournante.
Cependant, un tel systerne peut egalement equiper des pales d'un
aeronef a voilure tournante tel que decrit dans le document
FR2545785.
Par ailleurs, d'autres methodes moms repandues existent
egalement, telles que l'utilisation d'ultrasons ou bien d'un fluide
antigel.
L'objet de l'invention est destine a agir en complement des
systernes de degivrage electrothermiques afin de supprimer le
phenomene de regel qui degrade l'efficacite de ces systemes de
degivrage.
En effet, si les systernes de degivrage electrothermiques sont
efficaces pour la suppression du givre pouvant se former au niveau
du bord d'attaque d'un element aerodynamique, il est frequent qu'un
phenomene de regel se prod uise en aval de ce systerne de degivrage,
c'est-a-dire juste apres la derniere bande constituant ce systeme de
dég iv rage.
On utilise les termes aval et amont selon la direction du
bord d'attaque vers le bord de fuite de l'element aerodynamique.
Ainsi, un phenomene se produisant en avant du bord d'attaque se
situe en amont de ce bord d'attaque. Inversement, un phenomene se
produisant en arriere du bord d'attaque se situe en aval de ce bord
d'attaque.
CA 02866504 2014-10-03
6
Le phenomene de regel est en fait une consequence de
l'efficacite des systemes de degivrage electrothermiques. Les gouttes
d'eau ou le film d'eau apparaissant au niveau du bord d'attaque
peuvent ruisseler sur l'element aerodynamique de l'amont vers l'aval.
Ce ruissellement se passe sans rencontrer d'obstacle sur les bandes
qui ont ete chauffees et oi:i le givre eventuel a ete ejecte.
Par contre, lorsque ce ruissellement d'eau rencontre du givre
sur une bande non encore chauffee, cette eau se met A geler tres
rapidement augmentant la couche de givre. En effet, les gouttes
d'eau constituant ce ruissellement ont une temperature legerement
positive, etant formees par la fonte du givre sous l'effet du systeme
de degivrage. Ensuite, ces gouttes d'eau sont refroidies au contact
d'une bande non encore chauffee jusqu'a se transformer en givre ou
en glace. La degradation alors generee par ce givre sur les
performances de l'element aerodynamique n'est cependant que
transitoire, le givre disparaissant des que cette bande est A nouveau
alimentee electriquement.
De meme, l'eau de ce ruissellement peut geler tres rapidement
au contact d'une surface froide, c'est-A-dire en aval du systeme de
degivrage electrothermique. Une barriere de regal constituee de givre
et/ou de glace peut alors se former en aval du systeme de degivrage
electrothermique. Cette barriere de regel se forme juste A la fin du
systeme de degivrage electrothermique de ['element aerodynamique
et peut alterer significativement les performances aerodynamiques de
l'element aerodynamique malgre la presence d'un systeme de
degivrage electrothermique efficace.
La quantite d'eau ruisselant sur l'element aerodynamique peut
varier selon les conditions atmospheriques rencontrees par l'aeronef
CA 02866504 2014-10-03
7
ainsi que selon l'efficacite thermique du systeme de degivrage, et
essentiellement en fonction de la temperature et du taux d'humidite
de l'environnement de l'aeronef. Cette quantite d'eau peut etre
innportante si les conditions atmospheriques sont humides ou bien
que l'aeronef traverse par exemple un nuage, un mince film d'eau
pouvant recouvrir le bord d'attaque de cet element aerodynamique.
Inversement, cette quantite d'eau peut etre limitee a quelques gouttes
d'eau si les conditions sont plus seches. Evidemment, cette quantite
d'eau peut etre nulle si les conditions atmospheriques sont
favorables.
La peau d'extrados de l'element aerodynamique est le siege
d'une zone de forte depression au niveau du bord d'attaque qui est
suivie en aval d'abord par une zone de forte recompression , puis
par une zone de recompression moderee. Cette peau d'extrados est
generalement formee par la face superieure de l'element
aerodynamique. La presence de cette barriere de regel peut etre
acceptable dans une certaine zone limitee en aval du bord d'attaque,
cette barriere de regel ayant un effet modere sur l'efficacite
aerodynamique de l'element aerodynamique, cet effet etant identique
a la presence d'un obstacle sur cette peau d'extrados. La presence
de cette barriere de regel dans cette zone limitee genere alors
essentiellement une trainee de forme, designee egalement par trainee
de profil.
Par contre, en-deca ou au-dela de cette zone limitee, il peut se
produire une degradation du profit de pression de cette peau
d'extrados et, par suite, une perte de portance aerodynamique de
l'element aerodynamique ou bien un decollement de la couche limite
de recoulement d'air par rapport a l'element aerodynamique et, par
suite, une augmentation importante de sa trainee aerodynamique.
CA 02866504 2014-10-03
8
En effet, une premiere zone situee, selon le profil
aerodynamique, entre 3% et 15% de la corde en aval du bord
d'attaque sur la peau d'extrados genere la majorite de la portance de
l'element aerodynamique. De fait, cette premiere zone est
preferentiellement protegee par un systeme de degivrage qui peut
etre prolonge generalement au-dela de cette premiere zone afin
d'eviter la formation de givre.
En outre, dans une seconde zone situee au-dela de 30% de la
corde en aval du bord d'attaque sur cette peau d'extrados, il faut
eviter toute perturbation supplementaire de la couche limite de lair
qui pourrait generer un decollement de cette couche limite, qui est
déjà tres sollicitee en amont de cette seconde zone.
Entre cette premiere et cette seconde zones se trouve la zone
de recompression precedemment evoquee, dans laquelle la couche
limite est turbulente et resiste mieux a une perturbation, une telle
perturbation ayant un effet modere sur l'efficacite aerodynamique de
l'elernent aerodynamique.
Sur la peau d'intrados de l'element aerodynamique, qui est le
siege d'une zone de surpression et est generalement formee par la
face inferieure de l'element aerodynamique, la barriere de regel peut
faire partiellement obstacle a la couche limite de recoulement d'air
qui est essentiellement laminaire dans cette zone de surpression. La
presence de cette barriere de regel sur la peau d'intrados a alors
pour consequence de faire au moms partiellement barrage a cette
couche limite laminaire de l'air sur la peau d'intrados, provoquant
alors des depressions locales et en destabilisant cette couche limite
laminaire et, par suite, d'augmenter les forces aerodynamiques de
trainee generees par cette peau d'intrados.
CA 02866504 2014-10-03
9
II est donc important de limiter la presence de cette barribre de
regel afin de ne pas degrader de facon importante l'efficacite
aerodynamique de l'element aerodynamique, notamment sur la peau
d'intrados de cet element aerodynamique.
La presente invention a alors pour objet de proposer un
dispositif permettant de limiter, voire de supprimer la formation de la
barriere de regel sur un element aerodynamique et, plus
particulierement sur chaque pale d'un rotor d'un aeronef a voilure
tournante.
SeIon l'invention, un dispositif anti-regel est destine a un
element aerodynamique comportant une peau d'intrados et une peau
d'extrados s'etendant longitudinalement selon l'envergure de
l'element aerodynamique d'une premiere extremite a une seconde
extremite de cet element aerodynamique. Cet element aerodynamique
comporte egalement un bord d'attaque et un bord de fuite. Le bord
d'attaque s'etend longitudinalement selon l'envergure de l'element
aerodynamique et relie, dans une zone amont de l'element
aerodynamique selon une corde de l'element aerodynamique, les
peaux d'intrados et d'extrados. Le bord de fuite s'etend
longitudinalement selon l'envergure de l'element aerodynamique et
relie, dans une zone aval de l'element aerodynamique selon une
corde de l'element aerodynamique, les peaux d'intrados et
d'extrados. De fait, cet element aerodynamique s'etend
transversalement du bord d'attaque jusqu'au bord de fuite, le long de
la corde de l'element aerodynamique. L'element aerodynamique est
equipe d'un systerne de clegivrage positionne au niveau de son bord
d'attaque.
CA 02866504 2014-10-03
Ce dispositif anti-regel est remarquable en ce qu'il comporte
une rainure d'evacuation apte A s'etendre longitudinalement selon
l'envergure de l'element aerodynamique sur chaque peau d'intrados
et d'extrados. Chaque rainure d'evacuation est apte A etre
5 positionnee juste en aval du systeme de degivrage transversalement
selon la corde de l'element aerodynamique afin de recuperer et
d'evacuer l'eau ruisselant sur l'element aerodynamique de l'amont
vers l'aval de l'element aerodynamique.
Cet element aerodynamique est un element sur lequel
10 s'exercent notamment des forces aerodynamiques de portance
generees par un ecoulement d'air sur ses peaux d'intrados et
d'extrados. Cet element aerodynamique peut etre par exemple une
aile d'avion ainsi qu'un empennage ou bien une derive.
De preference, cet element aerodynamique est une pale d'un
rotor tournant d'un aeronef A voilure tournante. Ce rotor peut etre un
rotor principal de cet aeronef assurant la sustentation voire la
propulsion de l'aeronef ou bien un rotor arriere assurant
essentiellement une fonction anti-couple en lacet.
Cet element aerodynamique est generalement fixe A une
structure, telle que le fuselage d'un avion ou bien le moyeu d'un rotor
d'un aeronef, par sa premiere extremite alors que sa seconde
extremite est libre.
Le systeme de degivrage est un systerne de degivrage generant
de la chaleur au niveau du bord d'attaque de l'element
aerodynamique afin de provoquer une fonte au moms partielle du
givre sur les peaux d'intrados et d'extrados au niveau de ce bord
d'attaque et, par suite, l'apparition d'eau. De preference, le systeme
de degivrage est un systerne de degivrage electrothermique.
CA 02866504 2014-10-03
11
Le systeme de degivrage electrothermique peut etre alimente
electriquement en permanence. Dans ce cas, le bord d'attaque est
chauffe en permanence, empechant ainsi la formation de givre. Par
contre, de l'eau peut alors se former et ruisseler sur ce bord
d'attaque. Le systeme de degivrage electrothermique constitue alors
plus exactement un systerne d'antigivrage.
Le systerne de degivrage electrothermique peut egalement etre
forme de plusieurs elements alimentes electriquement alternativement
de facon cyclique. Dans ce cas, differentes zones du bord d'attaque
de l'element aerodynamique sont chauffees successivement. Du givre
peut alors se former localement sur ce bord d'attaque, ce givre etant
ensuite elimine des que cette zone est chauffee, le givre fondant au
moms partiellement. De l'eau se forme alors a partir du givre et peut
ruisseler sur le bord d'attaque.
Cette eau ruisselant sur la zone de l'element aerodynamique
peut former une barriere de regel comme evoquee precedemment des
qu'elle atteint une zone non chauffee par le systeme de degivrage.
Chaque rainure d'evacuation du dispositif anti-regel selon
l'invention est situee juste en aval du systerne de degivrage selon la
corde de l'element aerodynamique, c'est-A-dire des que les peaux
d'intrados et d'extrados de l'element aerodynamique ne peuvent plus
etre chauffees par le systeme de degivrage. Ainsi, cette eau peut
penetrer dans chaque rainure d'evacuation pour etre evacuee au lieu
de continuer de ruisseler sur les peaux d'intrados et d'extrados et,
par suite, de former du givre et/ou de la glace.
Avantageusement, le dispositif anti-regel permet ainsi de
limiter, voire de supprimer la formation de cette barriere de regel et,
CA 02866504 2014-10-03
12
par suite, d'eviter qu'une degradation des performances de l'element
aerodynamique n'apparaisse.
SeIon un mode de realisation prefere de l'invention, ce dispositif
anti-regel est destine a un element aerodynamique tournant et plus
particulierement a une pale de rotor d'un aeronef a voilure tournante.
Cet element aerodynamique etant tournant, il est le siege d'une force
centrifuge orientee de la premiere extremite de cet element
aerodynamique vers la seconde extremite de cet element
aerodynamique. Avantageusement, cette force centrifuge permet
d'evacuer l'eau s'accumulant dans chaque rainure d'evacuation vers
la seconde extremite de cet element aerodynamique. Chaque rainure
d'evacuation est alors debouchante au niveau de cette seconde
extremite permettant ainsi d'expulser cette eau hors de la rainure
d'evacuation et, par suite, hors de l'element aerodynamique.
Ce mode de realisation prefere est particulierement efficace
lorsqu'il equipe une pale d'un rotor d'un aeronef a voilure tournante.
En effet, une pale d'un rotor principal d'un tel aeronef a generalement
une vitesse de rotation comprise entre 150 et 450 tours par minute
(150 a 450 trs/mn) pour une envergure comprise entre 5 et 13 metres
(5 et 13m). De meme, une pale d'un rotor arriere d'un tel aeronef a
generalement une vitesse de rotation de rotation superieure a 1000
trs/mn pour une envergure de l'ordre de 0.8 a 3m. L'effet conjugue de
ces envergures et de ces vitesses de rotation permettent d'obtenir
une acceleration centrifuge importante pouvant par exemple
correspondre au niveau de la seconde extremite de la pale a une
acceleration superieure a cent fois la gravite terrestre. Une telle
acceleration centrifuge, qui est disponible et peut etre utilisee sans
penaliser aucune autre fonction de l'aeronef, permet d'expulser
CA 02866504 2014-10-03
13
facilement et efficacement l'eau presente dans la rainure
d'evacuation.
De plus, l'acceleration centrifuge augmente le long de
l'envergure de cet element aerodynamique de sa premiere extremite
vers sa seconde extremite. Avantageusement, la force centrifuge
resultant de cette acceleration centrifuge augmente ainsi avec la
quantite d'eau a evacuer. En effet, l'eau circule, sous l'action de la
force centrifuge, vers la seconde extremite de l'element
aerodynamique. De fait, la quantite d'eau a evacuer augmente
egalement le long de l'envergure de cet element aerodynamique vers
sa seconde extremite. Ainsi, selon ce mode de realisation prefere de
l'invention, plus la quantite d'eau a evacuer est importante, plus la
force centrifuge permettant cette evacuation est importante.
En outre, cet element aerodynamique etant tournant, la vitesse
de recoulement d'air generant des forces aerodynamiques de
portance et de trainee est differente selon l'envergure de l'element
aerodynamique. Plus precisement, ces forces aerodynamiques de
portance et de trainee sont faibles dans une zone interne situee a
proximite du centre de rotation de la pale, c'est-a-dire vers la
premiere extremite de l'element aerodynamique, et maximum vers la
seconde extremite de l'element aerodynamique. De fait, la presence
d'une barriere de regel dans cette zone interne ne degradera pas ou
bien tres faiblement les performances aerodynamiques de l'element
aerodynamique. Par suite, il n'est pas necessaire de supprimer la
barriere de regel pouvant se former dans une telle zone interne.
En consequence, chaque rainure d'evacuation du dispositif anti-
regel peut se situer sur la totalite de l'envergure de l'element
aerodynamique, de sa premiere extremite jusqu'a sa seconde
CA 02866504 2014-10-03
14
extremite. De preference, chaque rainure d'evacuation du dispositif
anti-regel se situe sur l'ensemble de l'envergure de l'element
aerodynamique a l'exception d'une zone interne situee vers la
premiere extremite de l'element aerodynamique. Par exemple, cette
zone interne s'etend du centre de rotation de l'element
aerodynamique jusqu'a une distance representant 50% de l'envergure
totale de l'element aerodynamique. On entend par envergure
totale de l'element aerodynamique la distance entre le centre de
rotation de cet element aerodynamique et la seconde extremite de cet
element aerodynamique selon la direction de cette envergure.
Selon un autre mode de realisation de l'invention, le dispositif
anti-regel comporte au moms une conduite interne de recuperation
s'etendant selon l'envergure de l'element aerodynamique et des
canaux d'aspiration. Chaque conduite interne de recuperation se situe
dans l'element aerodynamique, les canaux d'aspiration reliant chaque
rainure d'evacuation a une conduite interne de recuperation. Une
depression est creee dans les canaux d'aspiration afin d'aider, par
aspiration, l'eau ruisselant sur les peaux d'intrados et d'extrados a se
diriger vers chaque rainure d'evacuation. Les canaux d'aspiration
peuvent etre repartis longitudinalement sur l'ensemble de la rainure
d'evacuation afin d'aider l'eau a se diriger vers chaque rainure
d'evacuation sur l'ensemble de l'envergure de l'element
aerodynamique.
En effet, cette depression presente dans les canaux d'aspiration
permet de generer un phenomene d'aspiration de l'eau ruisselant sur
les peaux d'intrados et d'extrados de l'element aerodynamique. Ainsi,
grace a ce phenomene d'aspiration, cette eau se dirige plus
facilement des peaux d'intrados et d'extrados vers la rainure
d'evacuation. Ensuite, cette depression presente dans les canaux
CA 02866504 2014-10-03
d'aspiration permet d'aspirer cette eau de chaque rainure
d'evacuation et de la diriger vers une conduite interne de
recuperation afin d'être evacuee hors de l'element aerodynamique.
SeIon cet autre mode de realisation de l'invention, chaque
5 rainure d'evacuation peut se situer sur la totalite de l'envergure de
l'element aerodynamique. Cependant, lorsque cet autre mode de
realisation de l'invention est destine A un element aerodynamique
tournant telle une pale de rotor d'un aeronef A voilure tournante,
chaque rainure d'evacuation peut se situer sur l'ensemble de
10 l'envergure de l'element aerodynamique A l'exception d'une zone
interne, comme evoque precedemment, situee A proximite de la
premiere extremite de l'element aerodynamique.
SeIon une premiere variante de cet autre mode de realisation,
chaque conduite interne de recuperation est reliee a un moyen de
15 pompage. Ce moyen de pompage genere ainsi une depression dans
chaque conduite interne de recuperation qui se repercute dans les
canaux d'aspiration generant ainsi le phenomene d'aspiration de l'eau
ruisselant sur les peaux d'intrados et d'extrados de l'element
aerodynamique.
Chaque conduite interne de recuperation est debouchante de
l'element aerodynamique a proximite de la premiere extremite afin
d'être reliee au moyen de pompage. Par contre, chaque conduite
interne de recuperation est non debouchante au niveau de la seconde
extremite afin que la depression ainsi generee se repercute
uniquement dans les canaux d'aspiration.
En outre, pour permettre une bonne aspiration de l'eau
ruisselant sur les peaux d'intrados et d'extrados de l'element
aerodynamique, le nombre de canaux d'aspiration doit etre reparti sur
CA 02866504 2014-10-03
16
la totalite de la rainure d'evacuation. La conduite interne de
recuperation doit aussi etre maintenue en temperature positive pour
eviter la formation d'un bouchon de glace qui annulerait l'effet
d'aspiration. Par exemple, un systeme de degivrage electrothermique
peut etre utilise pour maintenir cette eau sous forme liquide dans la
conduite interne de recuperation. L'eau est ensuite evacuee par
l'intermediaire de chaque conduite interne de recuperation vers le
moyen de pompage.
SeIon une seconde variante de cet autre mode de realisation,
de lair chaud sous pression circule a grande vitesse dans chaque
conduite interne de recuperation generant ainsi une depression dans
les canaux d'aspiration et, par suite, le phenomene d'aspiration de
l'eau ruisselant sur les peaux d'intrados et d'extrados de l'element
aerodynamique. Pour evacuer cet air sous pression qui se charge
progressivement de l'eau aspiree, chaque conduite interne de
recuperation est debouchante au niveau de la seconde extremite
libre. Chaque conduite interne de recuperation est egalement
debouchante a proximite de la premiere extremite afin d'injecter cet
air initialement sec sous pression. Cet air chaud sous pression est
par exemple preleve au niveau d'un moteur thermique de l'aeronef
equipe de cet element aerodynamique, et plus particulierement en
sortie d'un compresseur.
Par contre, lair sous pression doit circuler uniquement dans
chaque conduite interne de recuperation sans se diriger dans les
canaux d'aspiration afin que la depression apparaisse dans les
canaux d'aspiration. De fait, les dimensions des canaux sont
importantes, et notamment fonction de la vitesse d'ecoulement de
lair sous pression dans chaque conduite interne de recuperation.
CA 02866504 2014-10-03
17
Les canaux d'aspiration et la conduite interne de recuperation
ont de preference une section circulaire. Cependant, d'autres formes
de sections peuvent etre utilisee telles qu'une section elliptique par
exemple.
Par exemple, la section circulaire d'une conduite interne a un
rayon compris entre 5 millimetres et 10 millimetres.
Cet autre mode de realisation, quelle que soit la variante,
n'utilise pas la force centrifuge pour evacuer l'eau se trouvant dans la
rainure d'evacuation. Cet autre mode de realisation peut donc etre
appliqué aux elements aerodynamiques fixes tels qu'une aile d'avion
ou bien un empennage de tous types d'aeronefs.
En outre, la presence de ce reseau d'evacuation de l'eau, que
constituent chaque conduite interne de recuperation et les canaux
d'aspiration, ne doit pas alterer la resistance mecanique et les
proprietes aeroelastiques de l'element aerodynamique. Par exemple,
si l'element aerodynamique comporte un ou plusieurs caissons
structure's, ce reseau d'evacuation de l'eau est positionne
l'interieur d'un seul et merne caisson structure!, et les canaux
d'aspiration qui traversent les elements travaillants du caisson sont
minimises le long de l'envergure de la voilure.
Par ailleurs, quel que soit le mode de realisation de l'invention,
le dispositif anti-regel doit comporter au moms un element chauffant
situe au niveau de chaque rainure d'evacuation. En effet, pour etre
evacuee par le dispositif anti-regel selon l'invention, l'eau presente
dans la rainure d'evacuation ne doit pas se transformer en givre ou
bien en glace. Dans ce but, au moms un element chauffant est situe
au niveau de chaque rainure d'evacuation afin de maintenir l'eau
presente dans la rainure d'evacuation sous forme liquide. Chaque
CA 02866504 2014-10-03
,
18
element chauffant est par exemple un element electrothermique.
Chaque element chauffant peut egalement etre constitue par une
peinture ou bien un enduit chauffant tapissant le fond de la rainure
d'evacuation.
De plus, cet element chauffant permet de transformer en eau le
givre ou la glace qui peuvent s'etre formes dans la rainure
d'evacuation avant la mise en fonctionnement du dispositif anti-regel
selon l'invention, par exemple avant le demarrage de l'aeronef
utilisant ce dispositif anti-regel.
De preference, chaque element chauffant situe au niveau de
chaque rainure d'evacuation est alimente electriquement de facon
continue des que les conditions atmospheriques sont propices A la
formation de givre presente dans la rainure d'evacuation. Ainsi, tout
risque de transformation en tout ou en partie de l'eau presente dans
la rainure d'evacuation en givre ou en glace est ecarte.
En effet, si cet element chauffant etait alimente de facon
alternative ou cyclique, de l'eau pourrait se transformer localement de
facon transitoire dans la rainure d'evacuation en givre ou bien en
glace, pouvant creer par la suite un bouchon dans cette rainure
d'evacuation. L'eau ne pourrait temporairement plus se diriger vers
cette rainure d'evacuation et circulerait de nouveau sur la peau
d'intrados ou d'extrados, formant alors une barriere de regel.
En outre, chaque rainure d'evacuation ne doit pas degrader les
caracteristiques structurelles de l'element aerodynamique. Chaque
rainure d'evacuation est ainsi situee en dehors de la structure
principale travaillante de l'element aerodynamique, par exemple dans
une zone superficielle en dehors des longerons et des nervures
CA 02866504 2014-10-03
19
permettant de reprendre les tensions centrifuges et/ou des
cisaillements de flexion ou de torsion.
De merne, chaque rainure d'evacuation ne doit pas degrader
significativement les performances aerodynamiques de l'element
aerodynamique, de sorte que le bilan global entre l'alteration de la
performance en conditions air sec et le gain de performance en
conditions givrantes avec ce dispositif additionnel soit interessant.
Sur la peau d'extrados, le dispositif anti-regel selon l'invention
est de preference positionne au minimum apres le pic de depression
aerodynamique qui est cree sur cette peau d'extrados et de
preference au minimum 5% en corde apres le pic de depression
aerodynamique. Ainsi, toute perturbation
aerodynamique
eventuellement induite par la rainure d'evacuation n'affecte pas ou
bien de facon minimum les performances aerodynamiques de
l'element aerodynamique. Comme evoque precedemment, le systeme
de degivrage assure le degivrage de la peau d'extrados jusqu'a la
rainure d'evacuation. Par exemple, la rainure d'evacuation est
positionnee a une distance a partir du bord d'attaque, selon la corde
de l'element aerodynamique, correspondant a 15% de la corde de
l'element aerodynamique. Cette rainure d'evacuation est bien
entendue positionnee dans une zone au-dela de laquelle le givre ne
se forme pas sur l'element aerodynamique.
Sur la peau d'intrados, le dispositif anti-regel selon l'invention
est de preference positionne juste apres la limite de formation
attendue du givre afin de preserver recoulement laminaire de la
couche limite de l'air sur cette peau d'intrados le plus longtemps
possible et ainsi ne pas augmenter significativement les forces
aerodynamiques de trainee. Comme evoque precedemment, le
CA 02866504 2014-10-03
systerne de degivrage assure le degivrage de la peau d'intrados
jusqu'a la rainure d'evacuation. Par exemple, la rainure d'evacuation
est positionnee a une distance a partir du bord d'attaque, selon la
corde de l'element aerodynamique, correspondant a 25% de la corde
5 de l'element aerodynamique.
La tolerance sur ces positions de la rainure d'evacuation sur
chaque peau d'intrados et d'extrados est par exemple +/- 10%de la
corde de l'element aerodynamique.
En outre, la rainure d'evacuation comporte une levre amont, un
10 fond de rainure et une levre aval. La rainure d'evacuation comporte
egalement un premier rayon de raccordement R/ entre la levre amont
et chaque peau d'intrados et d'extrados et un second rayon de
raccordement R2 entre la levre amont et le fond de rainure. Ainsi, le
premier rayon de raccordement RI et le second rayon de
15 raccordement R2 permettent de guider efficacement l'eau vers le fond
de rainure.
En effet, ces rayons de raccordement R/,R2, de preference
importants, permettent d'exploiter le phenomene de tension
superficielle de Laplace entre deux milieux constitues id i par l'eau et
20 la peau d'intrados ou d'extrados afin de guider le ruissellement de
l'eau dans la rainure d'evacuation. De plus, ces rayons de
raccordement R1,R2 permettent de maximiser la pression d'adherence
entre chaque goutte d'eau qui est a une temperature proche de 0 C et
les parois de la rainure d'evacuation.
Le premier rayon de raccordement R/ est par exemple compris
entre 0 et 10 mm et le second rayon de raccordement R2 compris
CA 02866504 2014-10-03
21
entre 1 et 10 mm. De preference, le premier rayon de raccordement
R1 est compris entre 1 et 2 mm et le second rayon de raccordement
R2 est compris entre 1 et 2 mm.
Par ailleurs, le fond de rainure est forme par une paroi de fond
de rainure PF reliee a la levre amont par le second rayon de
raccordement R2 et par une paroi de levre aval PL. La levre aval est
alors formee par la paroi de levre aval PL et par la peau d'intrados ou
d'extrados. La paroi de fond de rainure PF et la paroi de levre aval PL
forment alors un angle de fond de rainure p. De merne, la paroi de
levre aval PL et la peau d'intrados ou d'extrados forment un angle de
levre aval a. Ainsi, l'angle de fond de rainure (I et l'angle de levre
aval a permettent d'eviter efficacement que l'eau soit refoulee en
dehors de la rainure d'evacuation et forment une barriere de regel.
En effet, ces angles de fond de rainure p et de levre aval a sont
des angles aigus, c'est-a-dire inferieur a 90 afin d'eviter que l'eau ne
franchisse par capillarite la levre aval et soit refoulee de la rainure
d'evacuation. De plus, ces angles sont avantageusement identiques,
la paroi de fond de rainure etant par construction geornetrique
parallele a la surface exterieure de l'element aerodynamique, c'est-a-
dire a la peau d'intrados ou la peau d'extrados.
En outre, lorsqu'une quantite d'eau importante se trouve dans la
rainure d'evacuation, les angles de fond de rainure p et de levre aval
a doivent etre suffisamment eleves pour eviter que l'eau ne
franchisse la levre aval et soit refoulee hors de la rainure
d'evacuation. Ces angles de fond de rainure p et de levre aval a sont
par exemple superieurs a 30 .
CA 02866504 2014-10-03
22
Les dimensions de la rainure d'evacuation sont egalement
importantes pour d'une part que la totalite de l'eau ruisselant sur les
peaux d'intrados et d'extrados soit dirigee dans la rainure
d'evacuation et d'autre part que la totalite de l'eau presente dans
cette rainure d'evacuation reste dans cette rainure d'evacuation
jusqu'a son expulsion.
Le film d'eau ruisselant sur les peaux d'intrados et d'extrados a
generalement une epaisseur comprise entre 1 A 2 millimetres (1 A
2mm). La hauteur de la rainure de recuperation doit donc etre
superieure A 2mm, cette hauteur de la rainure d'evacuation
s'etendant de la peau d'intrados ou d'extrados jusqu'a la paroi de
fond de rainure PE selon une epaisseur de l'element aerodynamique.
Par contre, de facon generale, il faut eviter de creer, sur un
profil soumis A un ecoulement d'air, un ou des obstacles dont la
hauteur est superieure A l'epaisseur de la couche limite de cet
ecoulement afin de limiter les perturbations aerodynamiques sur ce
profil. Ces perturbations aerodynamiques se
traduisent
essentiellement par l'augmentation la trainee aerodynamique de ce
profil.
Dans le mode de realisation prefere de l'invention, c'est-à-dire
une pale d'un aeronef A voilure tournante, l'epaisseur de la couche
limite de recoulement d'air sur cette pale, au niveau de la rainure
d'evacuation, peut varier par exemple entre 0.4 et 3 mm environ. Plus
precisement et selon la taille de l'aeronef, l'epaisseur de la couche
limite peut varier 0.4 A 0.6mm environ dans le cas d'un ecoulement
laminaire et de 1.3 A 3mm pour un ecoulement turbulent.
CA 02866504 2014-10-03
,
23
Cependant, pour evacuer efficacement le film d'eau ruisselant
sur les peaux d'intrados et d'extrados, la hauteur de la rainure de
recuperation dolt etre superieure a 2mm, et peut donc etre superieure
a la hauteur de la couche limite. De fait et par souci d'efficacite de la
rainure d'evacuation et, par suite, du dispositif anti-regel, on doit
accepter une degradation de performance aerodynamique de
l'element aerodynamique due a la presence de cette rainure
d'evacuation.
En outre, l'ouverture de la rainure d'evacuation, formee par la
distance entre la levre amont et la levre aval, doit etre suffisante pour
collecter les gouttes d'eau ruisselant sur l'element aerodynamique, y
compris les plus grosses creees par le regroupement de plusieurs
gouttes plus petites. Si la longueur d'ouverture de la rainure
d'evacuation est trop petite, elle est alors franchissable par ces
gouttes d'eau qui continuent alors de ruisseler sur les peaux de
l'element aerodynamique et peuvent former une barriere de regel. A
contrario, cette longueur d'ouverture ne doit pas etre trop grande
pour ne pas perturber recoulement d'air sur les peaux d'intrados et
d'extrados.
De plus, on peut assimiler les plus grosses gouttes d'eau se
formant sur les peaux d'intrados ou d'extrados a des spheres de 2mm
de diametre. La longueur d'ouverture dolt alors "etre au minimum
egale a deux diametres de gouttes, soit 4 mm, pour permettre que
ces gouttes soient captees par la rainure d'evacuation, le premier
rayon de raccordement R1 au niveau de la levre amont facilitant
egalement efficacement le cheminement de l'eau dans la rainure
d'evacuation. La longueur d'ouverture peut etre limitee a 20mm, la
longueur totale de la corde d'un element aerodynamique etant par
CA 02866504 2014-10-03
24
exemple d'environ 400 mm pour un aeronef de l'ordre de 5 tonnes et
d'environ 600 mm pour un aeronef de l'ordre de 10 tonnes.
Par exemple, pour un aeronef de l'ordre de 5 tonnes dont la
corde de chaque pale a une longueur totale d'environ 400 mm, une
rainure d'evacuation d'une hauteur de 2mm et d'une longueur
d'ouverture de 4 mm genere une augmentation de l'ordre de 4% de la
trainee totale de chaque pale alors qu'une rainure d'evacuation d'une
hauteur de 3mm et d'une longueur d'ouverture de 15mm genere une
augmentation pouvant atteindre 20% de cette trainee totale de
chaque pale.
De meme, pour un aeronef de l'ordre de 10 tonnes dont la corde
de chaque pale a une longueur totale d'environ 600 mm, une rainure
d'evacuation d'une hauteur de 2mm et d'une longueur d'ouverture de
4 mm genere une augmentation de l'ordre de 1% de la trainee totale
de chaque pale alors qu'une rainure d'evacuation d'une hauteur de
3mm et d'une longueur d'ouverture de 15mm genere une
augmentation pouvant atteindre 4% de cette trainee totale de chaque
pale.
Ainsi, selon les dimensions de l'element aerodynamique et les
caracteristiques de l'aeronef, la rainure d'evacuation a pour
dimensions une longueur d'ouverture comprise entre 4 et 20mm,
associees a une hauteur comprise entre 2 et 5mm. Cette hauteur de
la rainure d'evacuation s'etend de la peau d'intrados ou d'extrados
jusqu'a la paroi de fond de rainure PF selon une epaisseur de
l'element aerodynamique et la longueur d'ouverture s'etend de la
levre amont jusqu'a l'aval de la levre aval selon la corde de l'element
aerodynamique.
CA 02866504 2014-10-03
Enfin, afin de pernnettre l'evacuation d'une quantite d'eau
suffisante, la longueur de fond de la rainure d'evacuation, qui s'etend
du point de raccordement entre le second rayon de raccordement R2
et la paroi de fond de rainure jusqu'a l'aval du fond de rainure selon
5 la corde de l'element aerodynamique, est au moms egale, et de
preference superieure, a la longueur d'ouverture. Cette longueur de
fond de la rainure d'evacuation peut ainsi etre comprise entre 4 et
30mm.
Ces dimensions de la rainure d'evacuation peuvent evoluer le
10 long de l'envergure de l'element aerodynamique, par exemple pour
s'adapter a la quantite d'eau presente dans la rainure d'evacuation
qui augmente notamment dans le mode de realisation prefere de
l'invention. Une telle evolution des dimensions de la rainure
d'evacuation permet egalement de limiter, dans ce mode de
15 realisation prefere de l'invention, les perturbations aerodynamiques
de trainee liees a la presence de cette rainure dans les zones 00
l'effet de l'apparition givre est moindre, c'est-a-dire au niveau de la
partie interne de l'element aerodynamique. Cependant, ces
dimensions sont de preference constantes afin dune part de favoriser
20 la fabrication de l'element aerodynamique et d'autre part de ne pas
generer de variations significatives dans les proprietes mecaniques
de l'element aerodynamique le long de son envergure.
Avantageusement, la rainure d'evacuation peut etre un element
rapporte a une structure de l'element aerodynamique specialement
25 adaptee pour son integration. Les dimensions de la rainure
d'evacuation doivent donc prendre en compte la quantite maximum
d'eau a evacuer notamment a proximite de la seconde extremite de
l'element aerodynamique afin d'eviter que la rainure d'evacuation
CA 02866504 2014-10-03
26
deborde et que de l'eau soit refoulee sur la peau d'intrados, formant
alors une barribre de regel.
De preference, la rainure d'evacuation a une longueur
d'ouverture de 6mm, une hauteur de 3mm et une longueur de fond 9
mm, avec des angles de fond de rainure p et de levre aval a de 450
.
ll est egalement important de ne pas obstruer partiellement ou
totalement la rainure d'evacuation du dispositif anti-regel selon
l'invention, notamment dans le cas 00 l'element aerodynamique
evolue dans un environnement poussiereux. Un tel environnement
poussiereux est generalement rencontre dans des conditions
atmospheriques plutot seches, donc oi.i le risque de givrage est
faible, voire nul. Un tel environnement poussiereux est plus
particulierement constitue par la presence de sable qui est associe a
des temperatures importantes, donc sans risque de givrage. II est
alors possible d'utiliser un cache, par exemple en matiere plastique,
venant proteger la rainure d'evacuation afin d'eviter la penetration de
particules de poussiere ou de sable lorsqu'il n'y a pas de risque
d'apparition de givre.
La presente invention a aussi pour objet un element
aerodynamique d'un aeronef, cet element aerodynamique comportant
une peau d'intrados et une peau d'extrados s'etendant
longitudinalement selon une envergure de l'element aerodynamique
d'une premiere extremite a une seconde extremite de cet element
aerodynamique. Cet element aerodynamique comporte egalement un
bord d'attaque s'etendant longitudinalement selon l'envergure de
l'element aerodynamique et reliant dans une zone amont de l'element
aerodynamique de l'element aerodynamique les peaux d'intrados et
d'extrados. L'element aerodynamique est equipe d'un systerne de
CA 02866504 2014-10-03
27
degivrage positionne au niveau de ce bord d'attaque et d'un dispositif
anti-regel comme precedemment decrit.
Cet element aerodynamique est plus particulierement destine a
un aeronef a voilure tournante, l'element aerodynamique etant une
pale d'un rotor de l'aeronef a voilure tournante.
L'invention et ses avantages apparaitront avec plus de details
dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de
realisation donnes a titre illustratif en reference aux figures annexees
qui representent :
- la figure 1, une vue en perspective d'un element
aerodynamique equipe un dispositif anti-regel selon l'invention,
- la figure 2, une section transversale d'un element
aerodynamique equipe du mode de realisation prefere de
l'invention,
- les figures 3 et 4, deux sections transversales d'un element
aerodynamique equipe d'un autre mode de realisation de
['invention,
- la figure 5, une vue de detail d'une rainure d'evacuation d'un
dispositif anti-regel selon l'invention,
- la figure 6, un aeronef a voilure tournante, et
- la figure 7, un rotor d'un aeronef a voilure tournante equipe
un dispositif anti-regel selon l'invention.
Les elements presents dans plusieurs figures distinctes sont
affectes d'une seule et meme reference.
CA 02866504 2014-10-03
28
On note que trois directions X, Y et Z orthogonales les unes par
rapport aux autres sont representees sur les figures 1 a 5.
La direction X est dite longitudinale et dirigee selon l'envergure
de chaque element aerodynamique 2.
Une autre direction Y est dite transversale et dirigee selon la
corde de chaque element aerodynamique 2.
Enfin, une troisieme direction Z est dite d'elevation et
correspond aux dimensions en hauteur des structures decrites. Le
terme epaisseur est alors relatif a une dimension en elevation du
dispositif selon cette direction d'elevation.
La figure 1 represente un element aerodynamique 2, qui peut
etre par exemple une aile d'un avion, une pale d'un rotor d'un aeronef
a voilure tournante ou bien un empennage. Cet element
aerodynamique 2 comporte une peau d'intrados 22 et une peau
d'extrados 23 s'etendant longitudinalement selon une envergure de
l'element aerodynamique 2 d'une premiere extremite 24 a une
seconde extremite 25 de cet element aerodynamique 2. Cet element
aerodynamique 2 s'etend transversalement d'un bord d'attaque 21
jusqu'a un bord de fuite 29. Le bord d'attaque 21 et le bord de fuite
29 s'etendent longitudinalement selon l'envergure de l'element
aerodynamique 2 et relient les peaux d'intrados 22 et d'extrados 23.
L'element aerodynamique 2 est equipe d'un systeme de
degivrage 3 positionne au niveau de son bord d'attaque 21. Ce
systeme de degivrage 3 est par exemple un systeme de degivrage
electrothermique. Un tel systeme de degivrage 3 peut permettre
d'eviter la formation de givre ou de glace au niveau du bord d'attaque
21 ou bien de faire fondre le givre ou la glace se formant sur ce bord
CA 02866504 2014-10-03
29
d'attaque 21. Dans les deux cas, de l'eau sous forme d'un film ou de
gouttes peut ruisseler sur ce bord d'attaque 21 de l'element
aerodynamique 2 et former une barriere de regel sur les peaux
d'intrados 22 et d'extrados 23 en aval de ce systeme de degivrage 3,
degradant les performances aerodynamiques de l'element
aerodynamique 2.
Cet element aerodynamique 2 comporte egalement un dispositif
anti-regel 1 afin d'eviter la formation de cette barriere de regel. Ce
dispositif anti-regel 1 recupere l'eau ruisselant sur les peaux
d'intrados 22 et d'extrados 23 et l'evacue. Differentes sections
transversales dun tel element aerodynamique 2 sont representees
sur les figures 2 a 4, correspondant a differents modes de realisation
de ce dispositif anti-regel 1.
De facon commune, ce dispositif anti-regel 1 comporte une
rainure d'evacuation 10 s'etendant longitudinalement selon
l'envergure de l'element aerodynamique 1 sur chaque peau d'intrados
22 et d'extrados 23. Chaque rainure d'evacuation 10 est positionnee
transversalement juste en aval du systerne de degivrage 10 afin de
recuperer et d'evacuer l'eau ruisselant de l'amont vers l'aval sur les
peaux d'intrados 22 et d'extrados 23.
Chaque rainure d'evacuation 10 comporte une levre amont 11,
un fond de rainure 12 et une levre aval 13. La levre amont 11 est
reliee a la peau d'intrados 22 ou d'extrados 23 par un premier rayon
de raccordement RI. Le fond de rainure 12 est forme par une paroi de
fond de rainure PE qui est reliee a la levre amont 11 par un second
rayon de raccordement R2 et par une paroi de levre aval PL. La levre
CA 02866504 2014-10-03
aval 13 est formee par la paroi de levre aval PL et par la peau
d'intrados 22 ou d'extrados 23.
La paroi de fond de rainure PF et la paroi de levre aval FL
forment un angle de fond de rainure /3 et la paroi de levre aval PL et
5 la peau d'intrados 22 ou d'extrados 23 forment un angle de levre aval
a.
Les rayons de raccordement R1,R2 sont de preference
importants. Par exemple, le premier rayon de raccordement RI est
compris entre 0 et 10 mm et le second rayon de raccordement R2
10 compris entre 1 et 10 mm. De preference, le premier rayon de
raccordement R1 est compris entre 1 et 2 mm et le second rayon de
raccordement R2 est compris entre 1 et 2 mm.
De plus, les angles de fond de rainure fl et de levre aval a sont
des angles aigus, c'est-à-dire inferieurs a 90 . Par ailleurs, la paroi
15 de fond de rainure PF etant par construction geometrique
sensiblement parallele a la surface exterieure de l'element
aerodynamique 2, c'est-a-dire a la peau d'intrados 22 ou la peau
d'extrados 23, ces deux angles 13 et a sont egaux et superieurs a 30 .
Outre les angles aoa et les rayons de raccordement R1,R2, la
20 rainure d'evacuation 10 est caracterisee par une longueur de fond LF,
une hauteur HR et une ouverture d'ouverture Lo. La longueur de fond
LF s'etend du point de raccordement entre le second rayon de
raccordement R2 et la paroi de fond de rainure PF jusqu'a l'aval du
fond de rainure 12 selon la corde de l'element aerodynamique 2 alors
25 par la hauteur HR s'etend de la peau d'intrados 22 ou d'extrados 23
CA 02866504 2014-10-03
31
jusqu'a la paroi de fond de rainure PF selon l'epaisseur de l'element
aerodynamique 2. La longueur d'ouverture Lo de la rainure
d'evacuation 10 correspond a la distance entre la levre amont 11 et la
levre aval 13.
Par exemple, la longueur d'ouverture L, est comprise entre 4 et
20mm, la hauteur HR est comprise entre 2 et 5mm et la longueur de
fond LF est comprise entre 4 et 30mm. De preference, la rainure
d'evacuation 10 a une longueur d'ouverture L, de 6mm, une hauteur
HR de 3mm et une longueur de fond LE de 9mm. Les angles de fond
de rainure 16 et de levre aval a sont de preference egaux a 450
.
Ces dimensions de la rainure d'evacuation 10 sont constantes
sur l'ensemble de l'envergure de l'element aerodynamique, mais elles
peuvent cependant etre evolutives le long de cette envergure.
La forme particuliere de la rainure d'evacuation 10 et ses
dimensions permettent de collecter et de recuperer l'eau ruisselant
sur les peaux d'intrados 22 et d'extrados 23, tout en evitant qu'elle
soit refoulee et forme une barriere de regel sur les peaux d'intrados
22 et d'extrados 23.
Les rayons de raccordement R1,R2 permettent notamment de
guider efficacement l'eau ruisselant sur la peau d'intrados 22 ou
d'extrados 23 vers le fond de cette rainure d'evacuation 10, les
angles a,fi evitant que cette eau soit refoulee hors de cette rainure
d'evacuation 10.
De plus, ces dimensions permettent de limiter les perturbations
de l'ecoulement d'air circulant sur les peaux d'intrados 22 et
CA 02866504 2014-10-03
32
d'extrados 23 et, par suite, l'apparition de perturbations
aerodynamiques dues a la presence de cette rainure d'evacuation 10.
Ce dispositif anti-regel 1 selon l'invention comporte egalement
un element chauffant 14 situe au niveau de chaque rainure
d'evacuation 10. La presence de cet element chauffant 14 evite que
l'eau se trouvant dans la rainure d'evacuation 10 ou sur ses parois ne
se transforme en givre ou bien en glace et ne puisse alors pas etre
expulsee. Chaque element chauffant 14 est par exemple un element
electrothermique.
La figure 2 represente un mode de realisation prefere de
l'invention destine a un element aerodynamique 2 tournant et plus
particulierement a une pale 53,54 dun rotor 51,52 d'un aeronef 50 a
voilure tournante. Un tel aeronef 50 est represente sur la figure 6. Ce
rotor 51,52 tournant provoque l'apparition d'une force centrifuge dans
chaque pale 53,54 orientee de la premiere extremite 24 vers la
seconde extremite 25. Cette force centrifuge entraine alors l'eau
s'accumulant dans chaque rainure d'evacuation 10 vers la seconde
extremite 25 et permet d'expulser cette eau hors de la rainure
d'evacuation 10, puis, par suite, hors de la pale 53,54, chaque
rainure d'evacuation 10 etant debouchante au niveau de cette
seconde extremite 25.
Chaque rainure d'evacuation 10 du dispositif anti-regel 1 peut
se situer sur la totalite de l'envergure de l'element aerodynamique 2,
de sa premiere extremite 24 jusqu'a sa seconde extremite 25, comme
represente sur la figure 1.
Cependant, ce rotor 51,52 etant tournant, la vitesse de
recoulement d'air generant des forces aerodynamiques de portance
et de trainee sur chaque pale 53,54 est differente selon la position en
CA 02866504 2014-10-03
33
envergure sur la pale 53,54. Notamment, ces forces aerodynamiques
de portance et de trainee sont faibles dans une zone situee a
proximite du centre de rotation du rotor 51,52 et en consequence, la
presence d'une barriere de regel dans cette zone n'a que peu d'effets
sur les performances aerodynamiques de l'element aerodynamique 2.
De fait, chaque rainure d'evacuation 10 peut debuter a partir
d'une distance D du centre de rotation de ce rotor 51,52, comme
represente sur la figure 7, et deboucher au niveau de la seconde
extremite 25. Par exemple, cette distance D correspond a 50% de
l'envergure totale LE de l'element aerodynamique 2.
De plus, pour de ne pas degrader les performances
aerodynamiques de l'element aerodynamique 2, chaque rainure
d'evacuation 10 est positionnee sur les peaux d'intrados 22 et
d'extrados 23 afin de limiter l'apparition de perturbations
aerodynamiques, voire de ne generer aucune perturbation
aérodynamique.
Par exemple, sur la peau d'extrados 23, la rainure d'evacuation
10 est positionnee transversalement a une distance a partir du bord
d'attaque 21 correspondant a 15% de la corde 1c de l'element
aerodynamique 2.
De meme, sur la peau d'intrados 22, la rainure d'evacuation 10
est positionnee transversalement a une distance a partir du bord
d'attaque 21 correspondant a 25% de la corde lc de l'element
aerodynamique 2.
CA 02866504 2014-10-03
34
La tolerance sur ces positions de la rainure d'evacuation 10 sur
chaque peau d'intrados 22 et d'extrados 23 est par exemple +/- 10%
de la corde 1c, de l'element aerodynamique 2.
Les figures 3 et 4 representent deux modes de realisation de
l'invention dont le principe de fonctionnement est identique.
Le dispositif anti-regel 1 represente sur la figure 3 comporte
deux conduites internes de recuperation 15 et des canaux
d'aspiration 16 reliant une rainure d'evacuation 10 a une conduite
interne de recuperation 15. Les conduites internes de recuperation 15
et les canaux d'aspiration 16 se situent dans l'element
aerodynamique 2. Les canaux d'aspiration 16 sont repartis
longitudinalement sur l'ensemble de chaque rainure d'evacuation 10,
selon l'envergure de l'element aerodynamique 2.
Le dispositif anti-regel 1 represente sur la figure 4 comporte
une seule conduite interne de recuperation 15 et des canaux
d'aspiration 16 reliant chaque rainure d'evacuation 10 a la conduite
interne de recuperation 15. La conduite interne de recuperation 15 et
les canaux d'aspiration 16 se situent dans l'element aerodynamique
2, les canaux d'aspiration 16 etant repartis longitudinalement sur
l'ensemble de chaque rainure d'evacuation 10, selon l'envergure de
l'element aerodynamique 2.
Une depression est creee dans les canaux d'aspiration 16 afin
d'aider, par aspiration, l'eau ruisselant sur les peaux d'intrados 22 et
d'extrados 23 a se diriger vers chaque rainure d'evacuation 10.
Cette depression presente dans les canaux d'aspiration 16 peut
egalement permettre d'aspirer cette eau de chaque rainure
d'evacuation 10 et de la diriger vers une conduite interne de
CA 02866504 2014-10-03
recuperation 15 afin d'être evacuee hors de l'element aerodynamique
2. Cette depression peut etre generee de differentes facons,
independamment du dispositif anti-regel 1 represente sur les figures
3 et 4.
5 Par
exemple, cheque conduite interne de recuperation 15 est
reliee a un moyen de pompage. Ce moyen de pompage genere ainsi
une depression dans cheque conduite interne de recuperation 15 qui
se repercute dans les canaux d'aspiration 16 generant ainsi le
phenomene d'aspiration de l'eau ruisselant sur les peaux d'intrados
10 22
et d'extrados 23 de l'element aerodynamique 2. Cheque conduite
interne de recuperation 15 est debouchante de l'element
aerodynamique 2 uniquement a proximite de la premiere extremite 24
afin d'être reliee au moyen de pompage et de permettre l'evacuation
de l'eau.
15
SeIon un autre exemple, de l'air sous pression circule a grande
vitesse dans cheque conduite interne de recuperation 15 generant
ainsi une depression dans les canaux d'aspiration 16 et, par suite, le
phenomene d'aspiration de l'eau ruisselant sur les peaux d'intrados
22 et d'extrados 23. Cheque conduite interne de recuperation 15 est
20
debouchante a proximite de la premiere extremite 24 afin d'injecter
cet air sous pression. Cheque conduite interne de recuperation 15 est
egalement debouchante au niveau de la seconde extremite 25 libre
afin d'une part d'evacuer cet air sous pression et d'autre part
d'expulser l'eau venant des rainures d'evacuation 10.
25 Par
ailleurs, l'element aerodynamique 2 peut comporter
plusieurs caissons structurels 26,27,28. Afin de ne pas degrader les
caracteristiques mecaniques de cet element aerodynamique 2,
CA 02866504 2014-10-03
36
chaque conduite interne de recuperation 15 et les canaux d'aspiration
16 sont situes a l'interieur d'un seul et merne caisson structurel 27.
Comme evoque precedemment, les dispositifs anti-regel 1
representes sur les figures 3 et 4 comportent au moms un element
chauffant 14 situe au niveau de chaque rainure d'evacuation 10 afin
d'eviter que l'eau presente dans la rainure d'evacuation10 ne soit
transformee en givre ou bien en glace.
Naturellement, la presente invention est sujette a de
nombreuses variations quant a sa mise en ceuvre. Bien que plusieurs
modes de realisation aient ete decrits, on comprend bien qu'il n'est
pas concevable d'identifier de maniere exhaustive tous les modes
possibles. ll est bien sin- envisageable de remplacer un moyen decrit
par un moyen equivalent sans sortir du cadre de la presente
invention.
