Brevet FR2041763A1 — publié le 19710205

L'invention se rapporte à un aéronef du type hélicoptère ou similaire et plus particulièrement à un hélicoptère dont la sustentation est réalisée par un rotor m par réaction en bout de pale. L'aéronef objet de l'invention est un compromis entre l'héli- coptère individuel non caréné et l'hélicoptère à coque du type traditionnel. Il est, en effet, bien connu que si les hélicoptères non carénés ont l'avantage d'un poids à vide minimal, ils présentent l'inconvénient d'une vitesse de croisière réduite (60 à 80 km/heure), en raison de leur mauvais coefficient de pénétration dans l'air et aussi de l'inconfort qui résulterait d'une vitesse plus élevée. n a été cependant remarqué, que contrairement à ce qui se passe pour les avions où lton a toujours constaté que le rendement stélève avec le volume, l'hélicoptère léger peut prétendre à presque toutes performances de l'hélicoptère lourd (plafond 3.50un environ, vitesse 120/140 km/h., rendement identique) pour autant que son carénage, tout en étant léger, soit efficace. La grosse difficulté est évidemment de réaliser un hélicoptère léger à la fois, bien caréné et très résistant aux différentes contraintes auxquelles sont soumises les coques, en cours de vol. La présente invention s'applique à préconiser une solution satisfaisante à ce problème. Il est bien connu qutun allègement notable est obtenu en remplaçant le moteur à explosions et sa transmission par un moteur à réaction en bout de pale (ce qui permet la suppression du dispositif anti-couple). On a déjà proposé pour augmenter cet allègement de provoquer la rotation du rotor sustentateur par projection en bout de pales de jets d'air comprimé par un compresseur entralné par une turbine. L'hélicoptère, objet de l'invention est de ce type, sa propulsion proprement dite étant assurée, soit par cette turbine, soit par une turbine indépendante, par exemple, par un turbo-réacteur à double-flux. L'hélicoptère conforme à l'invention qui comporte une coque, une turbine entraînant un compresseur, un rotor et au moins deux pales portées par ce rotor, les extrémités desdites pales étant aménagées pour éjecter de l'air comprimé par ledit compresseur est en principe caractérisé en ce que ladite coque est renforcee par une ossature comprenant d'une part, au moins un longeron assujetti au plancher de ladite coque, et d'autre part, une colonne porte-rotor rigidement solidaire dudit longeron. De cette manière, la coque peut être non seulement allégée au maximum, puisqu'en fait, elle ne constitue que le carénage de l'habitat, nécessaire pour l'obtention d'un bon coefficient de pénétration mais elle peut titre réalisée en deux coquilles conformées indépendamment et assemblées par soudure selon leur plan horizontal commun de jonction. Selon une particularité de l'invention, le moteur (turbine, turbo-générateur et/ou turbo-réacteur) est fixé directement ou indirectement audit longeron. Selon un mode de réalisation de cette particularité, un telmoteur est placé aussi bas que possible, de préférence, sensiblement au niveau dudit lon geron. Le Demandeur a en effet remarqué quten augmentant la distance verticale entre le rotor et l'axe du flux d'éjection de la turbine, on augmentait l'efficacité du rotor. La recherche de la diminution du poids d vide proscrit bien entendu, l'usage de carters moulés pour réaliser cette-colonne porte-rotor. Selon une particularité de l'invention, ce rotor est mont en rotation libre au moyen d'un manchon tournant par rapport à un arbre fixe avec interposition entre le dit manchon et le dit arbre fixe d d'un roulement supérieur destiné notamment à transmettre au dit arbre les charges radiale et axiale et d'un roulement inférieur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre, laquelle, faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment la présente invention peut entre mise en pratique. La figure 1 représente en élévation l'habitat d'un hélicoptère conforme à l'invention La figure 2 est une vue schématique en plan de l'ossature de renforcement. La figure 3 est une vue en coupe du distributeur d'air comprimé aux pales. Comme on le voit sur ces figures, cet hélicoptère comprend une coque 1 réalisée par deux coquilles la et Ib assemblées par soudure selon leur plan de jonction À (par exemple, par deux parties hautes de voitures automobiles PANHARD-LEVASSOR type 24 ct et type 24 Bt placées tte-bèche). La coquille inférieure la est renforcée par un longeron 2 duquel sont solidaires, d'une part, des traverses 3, 4 et 5, et d'autre part, une colonne 6 traversant le toit de la coquille lb. Les traverses 3 et 4 ont pour but de rigidifier transversalement la coque la. La traverse 5 porte le train d'atterrissage 7 (roues ou patins) l'extrémité du longeron 2 supporte la turbine 8. L'empennage 9 est fixé aux deux coquilles la et lb de mEme qu'à deux bras consoles 10. La colonne 6 a une double fonction, tout d'abord supporter le rotor porte-pales 11, mais aussi servir de canalisation à l'air comprimé par le compresseur associé à la turbine 8, la partie inférieure de la colonne 6 étant raccordée par une canalisation 12 à la sortie dudit compresseur. Une manche à air 8a aspire l'air au-dessous du rotor et le conduit à ltentrée du compresseur. Avantageusement cette manche en ferme la colonne 6, que l'air frais peut ainsi refroidir. Des vo- lets (non représentés) placés à son extrémité supérieure permettent de régler l'admission d'air. Cette manche 8a sert, par temps froid, de moyen de chauffe de la cabine. Comme il a été précédemment dit, cette colonne 6 doit supporter à la fois la charge radiale et la charge axiale transmises par le rotor. Pour éviter l'utilisation de roulements-butées de dimensions trop importantes, 1 'invention préconise de répartir ces charges sur une pluralité de roulements. Il est bien connu qu'une telle solution est relativement difficile à réaliser dans de bonnes eonditions car cela implique un alignement rigoureux des différents roulements. Pour faciliter la construction et notamment permettre l'utilisation d'un nombre très limité de pièces usinées avec précision, le Demandeur place autour de la colonne 6 deux autres tubes 13 et14 (par exemple, des tubes étirés non usinés) soudés entre eux et à la colonne 6, à leurs parties inférieures. Ces tubes coaxiaux 6, 13 et 14, n'ont que très peu de jeu entre eux mais un jeu suffisant pour permettre un très léger désaxement autorisant l'alignement automatique des roulements coniques dont il-sera ultérieurement parlé. Le rotor 11 est constitué par un plateau 15 auquel sont fixées par boulons deux pinces de pales 16 et 17 complété par un distributeur 18 et manchon tournant 19. Deux roulements-butées 20 et 21 sont placés à l'intérieur de logements prévus aux extrémités dudit manchon, leurs cuvettes sont emmanchées à force dans l'alésage dudit manchon 19 et leurs parties coniques sur le tube 14. Le tube intérieur 13 s'élève au-dessus de ltextremité du tube 14. Un troisième roulement-butée 22 est placé. - à la partie haute de ce tube 13, sa cuvette étant solidaire d'une toile du manchon 19 tandis que son cane est emmanché sur ledit tube 13. La chaleur de l'air comprimé provoque la dilatation du tube 13 ce qui fait que le roulement 22 est moins chargé que le roulement 20, le roulement 22 est alors un roulement porteur de sécurité. En raison des possibilités de désalignement des tubes, il est aisé de comprendre que ces trois roulements 20, 21, 22 peuvent s'aligner d'eu2-memes, le roulement 21 ne supporte pratiquement qutune partie de la charge radiale, le roulement 22, par contre, supporte à la fois, une charge radiale et une charge axiale, de meme que le roulement 20. Les tubes 6, 13 et 14, mais plus particulièrement le tube constituant la colonne 5 sont chapeautés par un organe de distribution 18 comportant autant de bras l8a qu'il existe de pales. Ce distributeur est solidaire du plateau 15 et des pinces 16 et 17, un joint d 'étanchéité 23 fixe est placé entre une portée usinée sous la face inférieure de ce distributeur 18 et une bague fixée au tube 13, des ressorts 24 compensant l'usure dudit joint 23, un réservoir dthuile 25 entoure le manchon 19. À l'intérieur de ce réservoir est disposée une pompe (non représentée) assurant le graissage des roulements. Un plateau cyclique 26 est enfilé sur le manchon 19 par l'in termédiaire d'une rotule sphérique classique 27. Le manchon 19 est pourvu de deux oreilles telle que 28 diamétralement opposées. Le plateau cyclique 26 est porteur de deux boites à rotule telle que 29 également disposées selon un diamètre. Chaque boîte à rotule 29 est reliée à une oreille 28 par un compas 30-31 articule en 32, 33 et 34 (par une rotule). Le compas passe au travers d'une lumière 26a du plateau 26. Le support oscillant 35 de la rotule 27, solidaire du plateau cyclique 26 est ceinturé d'un roulement à villes 36 à contact oblique dont la cage extérieure est solidaire de la pièce 37 asservie aux organes de commande de vol; la pièce 37 enferme une rotule 38 qui par l'intermédiaire d'un compas analogue au compas 30-31 (non représenté) relie cette pièce 37 à l'arbre fixe 14. Ce dernier compas empêche la rotation de la pièce 37 qui risquerait d'être entrarnée par le plateau cyclique 26. Selon l'invention les axes des rotules 34 et 38 sont situés coAte à côte sur le même plan horizontal. Cette disposition particulière permet d'éviter que le mouvement du plateau cyclique perpendiculaire au compas, limité ou contrarié du fait d'une autre position relative de ces rotules. tEVsNDICiTIONS 1 - Un aéronef du type hélicoptère ou similaire comportant une coque, une turbine entraînant un compresseur, un rotor et au moins deux pales portées par ce rotor, les extrémités desdites pales étant aménagées pour éjecter de l'air comprimé par ledit compresseur, caractérisé en ce que ladite coque est renforcée par une ossature comprenant d'une part, au moins un longeron horizontal assujetti au plancher de ladite coque et, d'autre part, une colonne porte-rotor rigidement solidaire dudit longeron. 2 - Un aéronef selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite coque est réalisée en deux coquilles soudées entre elles selon leur plan commun de jonction. 3 - Un aéronef selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moteur (turbine, turbo-générateur et/ou turbo-réacteur) est fixé directement ou indirectement audit longeron. 4 - Un aéronef selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit moteur est placé aussi bas que possible de préférence sensiblement au niveau dudit longeron. 5 - Un aéronef selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit rotor est monté en rotation libre au moyen d'un manchon tournant par rapport à un arbre fixe avec interposition entre ledit manchon et ledit arbre fixe d'un roulement supérieur destiné notamment à transmettre audit arbre les charges radiale et axiale et d'un roulement inférieur. 6 - Un aéronef selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'arbre fixe est constitué par deux tubes concentriques l'un à l'autre par exemple en tubes étirés non usinés solidaires l'un de l'autre par leur extrémité opposée au rotor. 7 - Un aéronef selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'arbre fixe est creux et sert soit de canalisation à l'air comprimé de propulsion, soit de logement à la canalisation propre à cet air. 8 - Un aéronef selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'extrémité du tube intérieur contenant la canalisation d'air s'élève au-dessus de l'extrémité du tube portant le manchon tournant, un roulement supplémentaire étant alors placé entre ladite extrémité supérieure du tube intérieur et ledit manchon (ou une partie y attenant ce dernier roulement ayant pour mission de transmettre à l'arbre fixe la charge axiale. 9 - Un aéronef selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que le tube fixe le plus intérieur ou la ganalisation d'air comprimé est constitué par la dite colonne solidaire du longeron. 10 - Un aéronef selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'arbre fixe creux est chapeauté par un distributeur de flux tournant avec ledit manchon et constituant le rotor avec celui-ci et les supports de pales. Il - Un aéronef selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'un joint fixe assure l'étanchéité entre le distributeur de flux du rotor et l'arbre creux fixe.