Brevet FR2039324A1 — publié le 19710115

La présénte invention concerne les aéronefs et plus particulièrement les aéronefs qui peuvent évoluer à la fois suivant le mode de vol classique avec des ailes fixes, ou suivant le mode à atterrissage et décollage vertical (VTOL). L'aéronef suivant l'invention comprend une aile qui peut pivoter entre une position sensiblement horizontale et une position sensiblement verticale, et des organes montés sur l'aile pour servir d'hélices dans le mode de vol à ailes fixes et de rotors de sustentation dans le mode à atterrissage et de- collage vertical, ces organes étant agencés de manière à pouvoir pivoter à des angles différentiels variables par rapport aux ailes. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les organes de propulsion et de sustentation sont montés sur une première partie d'une nacelle en deux parties et ils sont entravés, par l'intermédiaire d'une transmission, à partir d'au moins un organe moteur logé dans une deuxième partie de la nacelle, cette deuxième partie etant fixée à l'aile de manière à pivoter avec elle tandis que la première partie de la nacelle peut pivoter autour d'un axe commun de pivotement, indépendamment de la deuxième partie. Les organes de propulsion et de sustentation peuvent être constitués par un système de pales de rotor convertible en hélice et qui fonctionne efficacement dans les deux modes précités. Un tel système est décrit dans le brevet français nO 1 536 732. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l'examen des figures jointes, données' à titre non limitatif, représen- tant un mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 est une vue latérale d'un aéronef suivant l'invention fonctionnant en avion classique à ailes fixes. La figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant I'ad- ronef au sol, fonctionnant en hélicoptère, suivant le mode de décollage et d'atterrissage vertical. La figure 3 est une vue détaillée de la nacelle en deux parties, qui représente un mode de réalisation du mécanisme de pivotement différentiel. Sur la figure 1, on a représenté un avion qui comprend un fuselage 10 et une aile 11. Un système de rotor convertible 14 est monté sur une première partie 13 d'une nacelle en deux parties qui comporte une deuxième partie 12. Sur la figure 2, le système convertible est représenté en position verticale, dans laquelle il fonctionne comme rotor de sustentation. L'angle différentiel entre la première partie 13 de la nacelle qui porte le système de rotor 14, et la deuxième partie 12 de la nacelle qui comprend l'aile il est clairement représenté : le système de rotor 14 est placé de manière à produire une poussée verticale et l'aile Il forme un angle d'environ 600 avec l'axe horizontal du fuselage -10. La figure 3 représente en détail la construction de la nacelle articulée ainsi que son mécanisme de pivotement. Le système de rotor convertible 14 est monté sur la première partie 13 de la nacelle articulée qui abrite le mécanisme d'entrainement et peut pivoter autour d'un axe ou pivot 17. Un organe moteur 15 est logé dans la deuxième partie 12 de la nacelle qui est fixée à l'aile et peut également pivoter autour-de l'axe 17. Des prises d'air 28 pour l'organe moteur 15 sont formées dans la deuxième partie 12 de la nacelle. La première partie 13 de la nacelle peut pivoter avec,ou indépendamment de, la deuxième partie 12, autour de l'axe commun 17. Cette operation est effectuée de la façon suivante Une console 25 est montée sur la face arrière d'une structure d'aile 16 et est articulée sur le pivot 17.La deuxième partie 12 de la nacelle est fixée à la structure d'aile 16. L'une des extrémités d'une entretoise rigide 23 pivote également autour du pivot 17, tandis que son autre extrémité est fixée à la structure de la première partie 13 de la nacelle. Un-vérin à vis 21 est articulé en 24 sur l'entretoise 23 près de son extrémité fixe et coopère avec un écrou 26 entralné par un moteur qui est monte sur la face avant de la structure d'aile 16.La transmission entre l'organe moteur 15 et le système de rotor convertible 14 est assurée par un arbre d'entrainement 22, un renvoi de transmission universelle 18, un deuxième arbre d'entraîne- ment 19 et un deuxième renvoi de transmission 20, qui sont supportés dans la première partie 13 de la nacelle par-des jambes de force 27. Une ligne brisée 29 (figure 3) représente la ligne de séparation approximative entre la première et la deuxième partie de la nacelle, bien qu'en pratique, les deux parties comportent des panneaux chevauchant qui recouvrent l'intervalle créé à l'articulation de la nacelle à la fois en position fixe et en position basculée. En fonctionnement, pendant la transition entre le mode de vol de croisière et le mode de vol en hélicoptère ou mode d'atterrissage et de décollage vertical, ltéerou 26 est actionné pour soulever I'extrémité articulée 24 du vérin 21 vers la structure d'aile 16. Ce mouvement a pour effet-=de faire pivoter l'entretoise 23, et avec elle la première partie 13 de la nacelle, autour du pivot 17 pour créer un angle différentiel entre le système de rotor convertible 14 et la structure d'aile 16 de l'aile 11. On continue ce dépla cememb jusqu'à ce que la différence angulaire ou angle différentiel voulu ait été atteint et bloqué en position.On maintient cet angle pendant le pivotement de l'aile autour du pivot 17 avec la deuxième partie de la nacelle articulée, jusqu'à ce que la poussée produite par les rotors de sustentation soit sensiblement verticale, comme représenté sur la figure 2. L'écrou 26 du vérin est réversible, et il est synchronisé avec le mécanisme de pivotement de l'aile, de sorte que si on le désire, on peut réduire ou supprimer l'angle différentiel en inversant le moteur de l'écrou 26 et en continuant à faire pivoter l'aile jusqu'à ce que sa corde soit verticale. On effectue I'opération inverse pour passer au mode de décollage et attérrissage vertical au mode classique de croisière. Toutefois, si l'angle diffe-- rentiel a été réduit, on le rétablit avant d'entreprendre le changement de mode. Lorsque la corde de l'aile 11 a atteint l'angle voulu pour le mode de vol à aile fixe, on actionne ltécrou 26 pour allonger le vérin 21 jusqu'à ce que l'angle différentiel soit supprimé. Suivant les nécessités opérationnelles, il est possible de supprimer l'angle différentiel avant l'achèvement du passage en mode de vol de croisière, ou en variante, on peut choisir de faire varier l'angle différentiel pendant le passage vers l'un ou l'autre des deux modes de vol. Dans l'avion représenté et décrit, un système de rotor convertible 14 est disposé à la fois à babord et à tribord de l'aile 11. Les écrous 26 des vérins, dans les deux nacelles, sont synchronisés de manière à assurer un pivotement identique des deux systèmes de rotors 14 et, eomme indiqué précédemment, ils sont synchronisés avec le mécanisme de pivotement de l'ailé pour faciliter la réduction ou la suppression de l'angle-différentiel à la fin de la transition entre les deux modes de vol. La valeur de l'angle différentiel souhaitable, qu'elle soit réglée automatiquement et bloquée, ou réglable par le pilote, dépend de critères normaux de construction tels que poids, puissance disponible, caractéristiques des ailes, etc.,-ainsi que du-rapport entre la charge supportée par les rotors et la charge supportée par les ailes. Toutefois, il est rare que ces différents facteurs aboutissent à un angle différentiel inférieur à 300 ou supérieur à 600. Dans les avions à aile orientable dont les organes de propulsion et de sustentation sont fixes et pivotent avec l'aile, il existe une phase critique pendant la transition du mode de vol de croisière au mode de vol en hélicoptère ou atterrissage et décollage vertical, car cette transition se produit à des vitesses de propulsion décroissantes, ce qui provoque une perte de vitesse ou décrochage rapide de l'aile. On a tenté de résoudre ce problème et diaméliorer les caracte-ristiques de descente et de décélération, notamment dans les aéronefs ayant des rotors de diamètre fixe, par opposition aux systèmes de rotors convertibles. A cet effet, on a du calculer la corde et l'envergure de l'aile en fonction du diamètre des rotors.Cela signifie que les efforts d'amélioration de la capacité de charge utile en mode hélicoptère par accroissement du diamètre du rotor, et donc diminution de la charge du disque rotorique, nécessite une augmentation à la fois de la corde et de l'envergure de l'aile pour assurer un fonctionnement satisfaisant de l'appareil pendant la phase critique de transition. Il en résulte que la corde et l'envergure de l'aile sont plus grandes que nécessaire au fonctionnement normal en vol de croisière et en vol à vitesses élevées. Grâce à l'invention, la perte de vitesse, ou décrochage prématuré, est retardée jusqu'à ce que les rotors soient en position de produire une poussée verticale suffisante pour sustenter l'avion avant que l'aile ne décroche, ce qui est facilité par l'angle différentiel entre l'aile et les rotors. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que le diamètre du rotor, la corde et l'envergure de l'aile peuvent être choisies indépendamment en vue d'obtenir un excellent rendement dans les deux modes de fonctionnement, ce qui donne un avion possédant de bonnes caractéristiques de charge utile en mode hélicoptère, et permet une charge alaire plus élevée grâce à la corde plus petite, de sorte que 1' avion peut voler très régulièrement. La nacelle articule constitue également une caractéristique importante de l'invention. Les prises d'air d'un organe moteur ont des limitations d'angle d1 attaque qui peuvent nuire au rendement de l'organe moteur. Suivant l'invention, les prises d'air sont formées sur la deuxième partie de la nacelle qui pivote avec l'aile, ce qui évite des angles d'attaque trop grands, comme c'est le cas lorsque l'organe moteur est associé aux rotors et pivote avec eux. L'emploi d'une nacelle articule singifie également que la nacelle peut e-tre formée autour de la structure de l'aile sans interrompre cette structure, ce qui est un facteur important de robustesse et évite en outre que la nacelle soit surdimensionnée ou surbaissée, avec le surcroît de traînée que cela comporte. Bien entendu, l'invention n'est nullement limite au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses autres variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, sans que l'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. C'est ainsi que le vérin qui fait pivoter le système de rotor indépen damment de l'aile peut être remplacé par des organes de commande hydrauliques ou électriques. Deux organes moteurs peuvent etre logés dans la deuxième partie de chaque nacelle articulée, et reliés par l'intermédiaire du renvoi de transmission pour entraîner chaque système de rotor convertible. Chaque portion babord et tribord de l'aile peut comporter plus d'une nacelle et d'un rotor convertible, chacun d'entre eux étant synchronisé de façon appropriée avec le mécanisme de pivotement de l'aile pour assurer un fonctionnement efficace. REVENDICATIONS 1 - Aéronef pouvant fonctionner en mode classique ou en mode à décollage et atterrissage vertical, ledit aéronef comportant une aile qui pivote entre une position sensiblement horizontale et une position sensiblement verticale et des organes montés sur l'aile qui servent d'hélices en mode classique et de rotors sustentateurs en mode vertical, ledit aéronef etant caractérisé en ce que les organes de propulsion et de sustentation sont agencés de manière à pivoter selon des angles différentiels variables par rapport à l'aile orientable. 20- Aéronef suivant la revendication 1, earaetérisé en ce que les organes de propulsion et de sustentation sont montés sur une première partie d'une nacelle articulée et sont entralnés, par l'intermédiaire d'une transmission, à partir d1au moins un organe moteur logé dans une deuxième partie de la nacelle, ladite deuxième partie étant fixée à l'aile de manière à pivoter avec elle et la première partie étant agencée de manière à pivoter indépendamment de la deuxième partie. 30- Aéronef suivant la revendication 2, caractdrisé en ce que la première et la deuxième partie de la nacelle pivotent autour d'un axe commun de pivotement. 4 - Aéronef suivant une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les organes qui font pivoter indépendamment la première partie de la nacelle articulée autour de l'axe de pivotement comprennent un vérin à vis qui coopère avec un écrou actionné par un moteur. 50- Aéronef suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ltécrou précite est reversible. 6 - Aéronef suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'écrou précité est synchronisé avec le mécanisme d'orientation de l'aile. 70- Aéronef suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les prises d'air de l'organe moteur sont formées sur la deuxième partie de la nacelle articulée. 8 - Aéronef suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'angle différentiel maximal entre les organes de propulsion et de sustentation et l'aile est compris entre 300 et 600. 90- Aéronef suivant l'une quelconque des revendications t à 7, caractérisé en ce que l'angle différentiel maximal entre les organes de propulsion et de sustentation et l'aile est de 300. 10 - Aéronef pouvant fonctionner en mode classique ou en mode à décollage et atterrissage vertical, ledit aéronef comprenant une aile orientable entre une position sensiblement horizontale et une position sensiblement verticale, caractérisé en ce qu'au moins deux organes de propulsion et de sustentation sont montés chacun sur une première partie d'une nacelle articulée et sont entraulés par l'intermédiaire d'une transmission à partir d'au moins un organe moteur logé dans une deuxième partie de chaque nacelle articulée, la deuxième partie de la nacelle étant fixée sur la face arrière de la structure de l'aile et étant agencée de manière à pivoter avec l'aile autour d'un axe de pivotement, la première partie de chaque nacelle articulée étant supportée par une structure rigide et étant agencée de manière à pivoter autour de l'axe de pivotement par l'intermédiaire d'une entretoise rigide et d'un vérin à vis articulé près de I'extrémité de l'entretoise la plus éloignée de l'axe commun, ledit vérin coopérant avec un écrou actionné par un moteur fixé sur la face avant de la structure de 1' aile.