Brevet FR2077758A1 — publié le 19711105

Ces appareils sont du type : à soufflantes de sustentation de grande surface,incorporées dans la structure dtune aile de forme appropriée. Afin de réduire l'énorme perte de temps pour atteindre les grands aérodromes, toujours plus éloignés des grandes villes, Afin de réduire l'encombrement croissant de l'espace aérien de ces grands aérodromes, entraînant des vols d'attente toujours dangereux et coûteux. Afin d'éviter que la petite et moyenne aviation ( petit transport - affaires tourisme ) qui participe à cet encombrement, et qui ne disposent pas toujours des moyens techniques de guidage et d'approche, utilisent ces aérodrome8;1es grands constructeurs d'avions mondiaux, considérant que la technique du décollage vertical, permettrait de supprimer ces inconvénients en en donnant la poss-ibilité à cette petite et moyenne aviation de décoller et d'atterrir sur plates-formes installées dans les villes, ou à proximité de celles-ci, diminuant de ce fait l'encombrement des aérodromes. 2o/ en permettant enfin le transport rapide de passagers de ville à ville ou de ville à aérodrom2t Ces constructeurs ont donc à l'étude ou font voler, des A.D.A.V., avec plus ou moins de réussite. Une grande partie de ces avionneurs, s'ingénie à faire décoller verticalement des avions conventionnels en intégrant simplement à ceux-ci certains systèmes de Poussée ( réacteurs pivotant ou non - grandes hélices pivotantes ou aile et hélices pivotantes turbosoufflantes ), et ont tendance en outre à faire décoller ces appareils tangentiellement sur courte distance ( S.T.O.L.), nécessitant pour cela, des systèmes hypersustentateurs d'ailes et trains d'atterrissage importants, augmentant encore la masse de ces avions. La stabilité à vitesse nulle de ces appareils n'est pas bonne car les masses ne sont pas faciles à répartir par rapport aux différents points de poussée, et des systèmes également lourds sont nécessaires pour maintenir cette stabilité. De plus, des réacteurs de poussée verticale étant le plus souvent utilisés pour cette forme de décollage, ces moteurs ont à faible vitesse (vol vertical) un très mauvais rendement, rit à leur surface réduite de sortie d'air. La vitesse du jet d'air chaud est de ce fait énorme, créant des effets néfastes, difficiles à contrôler ou supprimer (sous-portance et instabilité en ADAV et transition, recirculation d'air chaud dans les entrées d'air des turbines, érosion du sol nécessitant des plates-formes spéciales). es réacteurs de poussée importants sont donc nécessaires, entraînant des consommations de carburant énormes au décollage et imposant un supplément indispensable de poussée, supérieur de 2 à 30% à la masse totale de l'appareil. Le vol vertical et le point fixe en altitude sont réduits à quelques minutes. Le bruit des réacteurs, fonctionnant au régime maximum de décollage serait insupportable pour les passagers et riverains, si ces engins étaient utilisés près des villes. Tous ces appareils atteignent des masses très importantes et leur structure complexe, est exposée au cours de la phase délicate de décollage et transition, à des défaillances mécaniques, dont la moindre peut entre fatale. L'aile de ces appareils très réduite et très fortement chargée, ne permet pas un atterrissage plane convenable, en cas de panne moteur. Les expérimentations entreprises depuis plusieurs années se poursuivent sans que la machine idéale soit enfin trouvée. La protection sollicitée par cette demande de brevet, intéresse surtout la forme de ces aérodynes et la disposition des mécanismes d' entrainement, permettant une grande facilité d'équilibrage de l'appareil au décollage vertical, ainsi qu'une diminution des masses par rapport aux avions conventionnels. Les points spécifiques relatifs à cette demande de brevet sont les suivants 1 / Sécurité/stabilité à tous les régimes de vol, par une bonne résartition- des masses, et un contrôle facile de ltassiette de de l'ap- pareil à @ach 0. ZO/ Puissance minimum au décollage vertical. 3d/ disposition des commandes des générateurs de po-ussée (soufflantes - hélice ) simplifiées, permettant des relations courtes entre ceux-ci et une réduction-sensible des masses. 10 - EQUILIBRAGE DES MASSES -La critère important pour le décolla os à ach nul Je ces aérodynes est la répartition longitudinale des masses La réoartition des- masses latérales intervennnt peu, avec ces @ngins compacts. Les masses générales de ces appareils seront donc équilibrées de la façon suivante a/ Les masses consommables de ces appareils ( importantes avec les turbomoteurs ) seront placées au centre de traction des soufflantes qui sera sensiblement le centre de gravité générai zet emplacement supportera aussi le train d'atterrissage et les 2 soufflantes. b/ Les parties mécaniques seront placées à l'arrière de ce centre, ( moteur - hélice carénée - embrayages et engrenages - axes de commandes). c/ Les masses mobiles ( passagers - bagages) ainsi qu'appareils de contres et de navigation, auront leur place à l'avant dans la cabine. Un coffre à bagages placé à l'extrémité avant de cette cabine, et des sièges coulissants ( pour les petits appareils) permettront de parfaire l'équilibre des moments, par rapport au centre de gravité Sur tous les appareils dessinés, les moments s'équilibrent parfaitement, en charge et à vitesse nulle. STABILISE , au décollage et atterrissage verticaux, ainsi qu'en transition et translation: En atmosphère non perturbé, l'équilibrage des masses@ @u sol étant correct avec des soufflantes peu chargées au m2, donnant un granddébit et une faible vitesse d'éjection de l'air. Avec un synchronisme absolu du débit des 2 soufflantes Avec les masses importantes surbaissées, par rapport à la position en hauteur du centre de gravité, due à l'aile montée en epara- sol", et créant de ce fait un effet pendulaire bénéfique, l'assiet- te de cet aérodyne sera stable dans tous les axes de référence. En cas de perturbations ( rafales - trous d'air ), ou masses plus ou moins bien équilibrées longitudinalement ( passagers plus ou moins lourds ou nombreux ) affectant la stabilité en tangage, celle-ci pourra être contrôlée nu modifiée, par l'adjonction à la sortie du turbomoteur d'un déviateur de jet simplifié, utilisant la poussée résiduelle de cette turbine. Cette poussée sera amplifiée par la position de la sortie d'air de cette machine, loin du centre de gravité de l'appareil, ( grand bras de levier ) description, feuille n II Planche n 7 Si ces perturbations affectent la stabilité latérale ( roulis) celle-ci pourra être modifiée, par le contrôle diversif des sorties d'air de soufflantes ( description feuille n 12 Planche n 8 En transition, ces stabilités seront controlées de la même façon. En translation, le point de portance de ces ailes se déplaçant en avant, par rapport au centre de gravité, l'incidence d'un grand plan fixe, bien dégagé, placé sur le carénage d'hélice, ainsi que la surface baignée de ce carénage, viendrahtcompenser cette différence de portance. Le braquage d'une gouverne horizontale, permettra la contrôle de la stabilité longitudinale et la commande de profondeur. La stabilité latérale en translation, sera contrlée par des ailerons ou ailevons, placés selon ia forme de l'aile ( pour une meilleure efficacité), soit sur celle-ci, soit aux extrémités du plan fixé sur le carénage d'hélice ( voir position des gouvernes). Avec des ailes de faible envergure, la stabilité en roulis, est moins affectée par les rafales, qu'avec des ailes de grande envergure. La gouverne de direction, sera placée au centre de la sortie d'air du carénage hélice. Elle sera très efficace en translation. Le couple de renversement dû à l'hélice, lorsque celle-ci est montée sur ltarore moteur, très gênant avec les ailes de faible allongement, sera annulé sur ces aérodynes,par l'emplacement surbaissé du moteur et des charges, et par l'inversion du sens de rotation du moteur et de l'hélice, dbe au boitier d'engrenages. En cas de panne moteur, les qualités de ces formes d'ailes permettront à ces engins d'atterrir sous un grand angle, donc à vitesse réduite, ( ailes peu chargées). 20/ RECHERCHE O'UN MINIMUM de PUISSANCE AU RECOLLAGE: La puissance est fonction de la charge surfacique des ventilateurs, ( Masse ) . Seuls, de grands ventilateurs encas surface soufflantes trés dans une aile, donneraient une charge surfacique minimum. Un compromis devra être choisi, concernant la forme de l'aile, pour ne pas avoir une aile de surface prohibitive. Les ailes de faible allongement conviendraient parfaitement. Les diverses formes d'ailes dessinées ( P à 4 4 ) permettraient de disposer d'une grande corde de voilure, afin de profiter d'une épaisseur absolue intéressante, permettant d'encastrer de grandes soufflantes, et cela, malgré une épaisseur relative de profil, compatible avec les grandes vitesses autorisées par l'importante motorisation. Ces ailes seraient également d'une fabrication simplifiée légère et de faible encombrement. L'architecture de ces aérodynes, permettrait également de réduire la masse totale de ceux-ci, donc la puissances par une forme compacte, réduisant les dimensions générales par la suppression de la dérive verticale, dont la fonction serait assurée par la surface du carénage d'hélice. c/ par une simplification extrême du train d'atterrissage, comptetenu que ces appareils devraient toujours décoller et atterrir verticalement ( possibilité d'atterrissage tangentiel exceptionnel en cas de panne moteur). d/ par une réduction de la chaine cinématique de commande des propulseurs,due à la position des moteurs . par un aménagement simplifié de la cabine, compte tenu du temps de vol réduit, ( T2 H. -à 2 h. 1/2 pour les A.D.A.V. . par la suprression du ou des batis moteur ( toujours lourds et complexes), les moteurs étant placés dans la structure arrière de la cabine. par une construction maximum en plastique stratifié ( aile cabine ). On a considéré pour les formes d'ailes envisagées, qu'une faible masse pour un A.D.A.V. est plus payante qu'une faible trainée induite, et que l'excédent de puissance existant en croisière, compenserait largement cette trainée plus importante, ainsi que la surface un peu supérieure de l'aile, par rapport à une aile d'allongement normel. De plus, le faible gradiant de portance utilisé en croisière, avec ces ailes peu chargées au m2, permettrait le vol à trs faible incidence, d'où un CX réduit malgré ce faible allongement. La finesse variera autour de 6 à 8, avec une épaisseur relative faible ( 6 à 12 % ) à l'emplanture, selon la profondeur de l'aile. Ces appareils devant voler très vite ( 400 à 700 Km H ), la théorie démontre que ce n'est pas aux grandes vitesses que l'on a besoin d'un grand allongement. A ce moment, le C Z est faible, et la trainée induite n'est pas prépondérante. Par contre, la trainée de frottement, importante à ces vitesses, sera nettement améliorée pour ces appareils, par la construction de l'ensemble "aile-cabine" en stratifié poli.De plus, l'hélice propulsive carénée, montée en goupe de la voilure et entraînée par une motorisation généreuse, diminuera encore la trainée induite de l'aile et du fuselage arriè- re, par l'amélioration sensible de l'écoulement de l'air sur ces ailes profondes à un endroit où cette circulation est difficile, Evitera de faire travailler une grande partie de l'aile et de la cabine dans un flot d'air accéléré et turbulent ( cas de l'hélice tractive ). Le rendement d'une hélice dans un carénage est maximum. La surface extérieure du carénage fera fonction de dérive. Sur ce carénage en stratifié et tube acier il sera possible de placer des gouvernes bien dégagées. SOUFFLANTES : Celles-ci, construites en matériau de synthèse, avec moyeu en métal léger, supporteront de faibles contraintes, (pression utile pour décoller les engins de 2 à S places : (i 250 à 2060 Pa). Ces soufflantes tourneront en contre rotation, dans un carénage moulé avec l'aile et offrant à sa sortie une légère diffusion. Leur mouvement sera commandé simplement ( dessin n = - IO) A l'aval de ces soufflantes, des persiennes seront placées. Les mouvements divers et autonomes de chaque persienne, permettront de contrôler la sortie d'air de celle-ci. ( Voir PL. 8-10). Ces persiennes diminueront également l'énergie cinétique de rotation de l'air. La fermeture amont, pourra s'éffectuer également par des persiennes peu serrées, ou par des i plaques coulissantes. Le rendement de ces soufflantes sera excellent également, celles-ci étant calculées strictement pour le vol vertical (important débit - faible vitesse d'éjection). CHAINE CINEMATIQUE : A l'inverse des avions existant, le ou les turbomoteurs;sur ces aérodynes,seront placés à l'extrémité arrière du fuselage. (P1. TO - IO) Cette disposition donnera les avantages suivants IO/ Placé dans la queue du fuselage ce moteur aura une trainée négligeable. 20/ l'axe de sortie vertical de la turbine, se situant entre l'hé èice carénée et le point milieu des soufflantes, simplifiera et diminuera la longueur des arbres de commande de mouvements et réduira ou supprimera le nombre de paliers (réduction de masse). 30/ Ce positionnement permettra également de commander, soit l'en- trainement des soufflantes, soit celui de l'hélice carénée, soit lgentraihement de ces 2 propulseurs à la fois, ( important pour la transition), avec seulement I boitier d'engrenages très simple double renvoid'angle) et 2 embrayages (électriques ou à fluide). L'hélice pourre être à pas variable,(P@. 5-10) 40/ Suppression sur ces appareils du bâti moteur, placé à l'avant des appareils conventionnels, toujours délicat à construire et lourd. 50/ la position de ces parties mécaniques ( moteur - hélice ) à l'opposé de la cabine "passagers ",diminuera considérablement le bruit dans celle-ci. 60/ masse du moteur surbaissée, améliorant la stabilité. 70/ par la position du boitier d'engrenages, l'hélice tournera toujours sens inverse de la rotation du turbomoteur ( diminution du couple de renversement dû à l'hélice). L'alimentation en air de la turbine sera amenée par un conduit en plastique léger, de la partie supérieure avant de la cabine immédiatement sous l'aile, dans un endroit en surpression en vol de croisière, jusqu'aux entrées d'air de ce moteur (P@. le n09 ) Des fentes d'aération, réservées dans le carénage de celui-ci,per- mettront une ventilation suffisante en vol vertical, avec l'importante masse d'air sortant des soufflantes et arrosant cette partie de l'appareil. En vol de croisière, des fentes d'entrée d'air et des trous de sortie d'air placés dans la dépression de l'hélice propulsive activeront cette circulation d'air autour du turbomoteur. Pour les appareils plus importants, nécessitant 2 - 3 turbomoteurs ou plus, la Planche ( 6 fig. 2 - 3 ) montre les dispositions de cas moteurs. Les avantages seront les mères ,u'avec le monomoteur. Un boitier coupleur-renvoi d'angle, sera positionné près des axes de sorties de ces moteurs. Pour absprber l'importante puissance disponible, en translation sur ces gros appareils, 2 grandes hélices seront réparties sur la totalité du bord de fuite de l'aile, diminuant notablement la traînée de celleoi. (P1. 6 Fig.2 - 3) PROCEDES DE FACRICATION :Nous pensons rentrer dans la cadre des estimations des devis de masses, pour les raisons suivantes d'abord, la rusticité relative de ces aérodynes, avec leurs formes ramassées, puis une aile de très faible allongement, avec des masses très concentrées, sans dispositif hypersustentateur, san mat, sans @auchissement de cette alle, avec ou sans aileron, s@lon la forme de celle-ci, peu chargée au m2, donc avec de faibles contraintes, facilitant une construction légère. Cette aile sera formée de 2 coques "intrados-extrados" moulées sé parément d'une seule pièce, en stratifié renforcé satin verre poli extérieurement, et donnant la configuration externe de la voilure. Ces 2 coques seront fixées autour d'un squelette très réduit, soit : 2 longerons métalliques ou stratifié, placés à 11 avant et à l'arrière des 2 carénages de soufflantes, et capables de supporter les efforts maximum de ltensemble "aile - cabine" à grande vitesse. Les coques en stratifié étant très minces, les endroits à forte pression ou dépression de l'aile seront renforcés, soit par des étais en sandwich nid dlabeilles soit par une augmentation de la peau de celle-ci, par superposition interne de différentes couches de fibres imprégnées et orientées. Les 2 grands carénages de soufflantes, moulés à la fabrication des 2 coques d'aile, augmenteront singulièrement la robustesse de cette voilure trapue. Deux grandes nervures, fixées au longeron arrière de l'aile, sortiront du bord de fuite de celle-ci à l'écartement extérieur du carénage d'hélice. Ce carénage sera encastré en partie dans le bord de fuite de l'aile et fixé par enrobage de stratifié aux 2 nervures et à l'aile. Ce carénage d'hélice avec son ossature interne en tube acier recouvert de 2 coques en stratifié, sera également raccordé à sa partie inférieure à ltextrémité arrière de la carlingue, avec le bâti moteur. L'aile sera raccordée par son centre au fuselage par 2 pièces métalliques robustes, fixées aux 2 longerons dtaile ainsi qu:à la structure tubulaire du fuselage, ( r. 10 nO 24 et 39 ) Dans chaque carénage de soufflantes, seront placés 2 profilés métalliques munis à leur centre de roulement de butée, et supportant les axes de soufflantes. Ces supports se prolongeront à l'intérieur de l'aile pour fixation. Ils seront calculés pour encaisser la charge axiale des soufflantes, soit : poids de l'engin + coefficient de sécurité.Dans l'extrados de l'aile, avant raccordement avec l'intrados seront fixés tous les mnforts prévus, ainsi que boitier d'engrenages, axes de commandes de soufflantes et hélice, et boulons en acier, fixés dans des renforcements de cette partie de L'aile, pour le raccordement de ces 2 coques sans difficultés. ( Boulons avec tête et écrou noyés dans le stratifié ( P1. 9 FORME DE LA CABINE : Cette cabine sera fonctionnelle. Ce sera une carrosserie confortable ( partie avant du fuselage), aux dimensions intérieures dtune voiture correcte.L'accès en sera facile, avec l'aile surélevée ( minimum I,SO n du sol ) > et un plancher près du sol (0,35 m). Cette position surélevée de l'aile, permettra aussi une vision totale vers le sol, indispensable à tous engins devant atterrir verticalement et fréquemment sur des terrains non préparés, ( HL. I r 3 ) Le fuselage aura une structure ultra légère, en tube acier ou profilés léger, qui partant en forme de berceau, sous le carénage d'hélice propulsive, viendra former le support moteur, servira d'appui au réservoir de combustible et au train d'atterrissage et ira se raccorder à la pièce métallique fixée aux longerons de l'aile, ( PL. IO ) Cette partie de structure tubulaire de la cabine, sera recouverte d'un revêtement en plastique léger. Un profilé en métal sera également raccordé au longeron arrière d'un côté, et de l'autre à la structure de la cabine. L'aile sera donc fixée à cette partie de fuselage par 3 points. La cabine passagers sera une coque pure en sandwich plastique stratifié qui viendra s'emboîter solidement sur la structure métallique du fuselage. La dérive sera supprimée sur ces aérodynes. La surface importante du carénage d'hélice, compte-tenu de son emplacement, remplira cette fonction ( réduction de masse). Le turbomoteur sera donc placé dans le galbe aérodynamique du fuselage, d'où moindre trainée (P1. I à 4) AMELIORATION DE LA STABILITE ET CONTROLE EN VOL VERTICAL Les problèmes de mécanique du vol posés par cette forme de décollage dépendent plus du contrôle et de la stabilité de l'appareil, que de la sustentation et propulsion 1 / Contrais de la stabilité en tangage- Un déviateur de jet (P1. 7 ) utilisant le travail fourni par la poussée résiduelle du ou des turbomoteurs, permettra à Mach O : a/ de compehser le centrage longitudinal de l'appareil ( moins de passagers ou passagers plus ou moins lourds ),dans un sens ou dans l'autre (+ ou - g). b/ de stabiliser l'appareil ( cas de rafales trous d'air) en vol vertical. L'efficacité de cette poussée résiduelle, sera augmentée par la position, loin du centre de gravité de l'appareil,de la sortie des gaz de ces turbomoteurs ( grand bras de levier ). Ce déviateur de jet, ne sera efficace, que sur les engins décrits, ou sur des A.D.A.V. ayant la tuyère de sortie loin du centre de gravité. Ce déviateur comprendra 4 positions : 1 et 20 position = + ou - g, contrôle de la stabilité longitudinale. 3ème position = Poussée horizontale - 4ème position = Poussée nulle, ( point fixe ou atterrissage ou décollage ponctuel). DEVIATEUR DE JET à 4 POSITIONS (P1. 7 FCNOTIONNE[9sENT : I biellette b est entraînée par un vérin à fluide ou électrique V. Cette biellette est solidaire de l'axe du grand plateau A. Lorsque la biellette est dans la position Al, le grand plateau A est en Al 61, le jet sortant du turbomoteur est défléchi vers le haut, la poussée résultante est + g. Lorsque la biellette est dans la position A2, le grand plateau est en A2-B2, la poussée résiduelle du moteur est dirigée vers l'arrière, soit poussée résultante horizontale vers l'avant de l'appreil ( plateau horizontal). Lorsque la biellette est en A3, le grand plateau est en A3-B3, le jet est défléchi vers le bas, la ppussée résultante est - g. Lorsque la biellette est en A4, le grand plateau est en A4-B4, la poussée est nulle, le flux est dirigé : T vers le haut, 2 vers le bas. 53 = S1 + 52. Lette forme de poussée sera exceptionnelle ( point fixe en altitude - atterrissage ponctuel - essais au sol du moteur). PETIT PLATEAU P. : Le petit plateau P aun axe de charnière (ch) solidaire du grand plateau en 6. Ce petit plateau est également solidaire d'une tige C qui est munie à son extrémité d'un tenon e, guidé par les coulisseaux d et d'. Cette tige rend mobile le petit plateau par l'axe de charnière ch. Lorsque le grand plateau sera en AI 61, le petit plateau avec sa tige seront en position P1 (verticale) déviation du jet de 900 vers le haut. Lorsque le grand platéau sera en A2 62, le petit plateau avec sa tige seront en P2 ( horizontaux ). Lorsque le grand plateau sera en A3 a3, le petit plateau avec sa tige seront en P3 ( déviation du jet de 90 vers le bas). Lorsque le grand plateau sera en A4 84, le petit plateau sera en F4 déviation du jet, 2 vers le haut et - vers le bas = poussée nulle. CONTROLE DE LA STABILITE LATERALE A VITESSE NULLE. L'instabilité en roulis, lors d'un décollage ou atterrissage en atmosphère agitée, pourra s'amortir, par la manoeuvre des persiennes aval de soufflantes, s'inclinant ensemble pour les 2 soufflantes ou séparément, vers lavant ou l'arrière de l'appareil, et permettant a/ le contrôle latéral de l'appareil, par la diminution de la poussée de la soufflante intéressée . ( Pu. 8 b/ le positionnement de celui-ci dans une direction voulue, c/ une facilité de transition, d/ une poussée négative des 2 soufflantes, autorisant une prise de sol plus précise. Pour les positions, b, c, d, la manoeuvre de ces soufflantes devra s'effectuer: turbomoteur au maximum de puissance, pour compenser la perte de traction dûe à la diminution de la surface de sortie d'air des ventilateurs imposés par l'incEnaison des volets de persiennes. Cette surpuissance sera possible, car les turbines à gaz possèdent le gros avantage de pouvoir donner à coup sur et instantanément, une surpuissance considérable pendant quelques instants. EXEMPLE DE DEVIS DE MASSES'DES AERODYNES 4/5 PLACES (AILES DE OIFFERENTES FORMES A - Planeur A1 = Voilure : S = 18 m2 P en charge = 95 Kg m2 S Si l'on tient compte de l'emplacement dans l'aile de 2 soufflantes d'une surface totale de 4 m2, la surface de l'aile construite serait égale sangs ailerons I4 m2. Si l'on prend un poids moyen, du m2 d'aile d'avions conventionnels, avec même charge au m2 et même vitesse, nous trouvons sensiblement 8 kg m2 , soit pour cette aile :I4 x 8 = II2 Kg ARTICLES DIVERS NECESSAIRES EN A.D.A.V.,MONTES 5UR CETTE AILE 4 supports soufflantes en profilé léger avec roulements de butée = 20 2 persiennes aval et fermetures amont des soufflantes ( avec commandes ) = 40 2 soufflantes ( =I.62) en stratifié renforcé et moyeu métal + axe et vis au centre) + engrenages de pieds de pales = 90 - I boitier d'engrenages (commande soufflantes et hélice + axes = 30 - 2 embrayages = 28 Masse des articies nécessaires en ADAV 208 A2 fuselage amenagé : 4 sièges - 4 ceintures passagers - I coffre à bagages avant - système de chauffage et aération - Z portes attaches d'aile = IIO Kg A 3 - commande de vol et tableau de bord = 20 Kg A 4 - empennages et ailerons avec fixation et tringlerie de commande = 4G Kg A5 - train d'atterrissage : 2 roues samie-encastrées + 2 petites roues carénées = 60 Kg 230 Kg TOTAL A = Masse cellule équipée AOAV = II2+208+230 = 550 Kg B = Organes turbomoteur 61 = turbomoteur Astazou XIV complet en ordre de marche = I60 Kg avec fixation et système de démarrage et de contrôle B1 = renvoi d'angle monté à la sortie du réducteur (avec axe)=15 Kg 61 = Batterie 24 V -Ampéremètre et système d'éclairage =40 Kg 81 = I hélice 4 pales à pas variable avec moyeu et roulement 40 Kg 81 = I carénage d'hélice (structure métal) - recouvrement stratifié) avec fixation et axe gouverne verticale 30 Kg 81 = I déviateur de jet 20 Kg B1 = gaine plastique d'amenée d'air au turbomoteur 10 Kg Total B ..... 315 Kg. e2 = réservoir à combustible(en plastique) I5 Kg 63 - combustible non vidangeable 5 Kg C = Equipement obligatoire C1 = déjà compté dans la masse devra cabine C2 = instrument de commande de vol = anémomètre - altimère compas - indicateur de virage - variomètre 5 Kg C2 = Equipement indispensable à la securité du voyage Radio H F pour liaisons Homing V H F et gonio manuel pour navigation 10 Kg Total 82 + 83 + C = 35 Kg TOTAL : A + 6 + C = Masse à vide = 900 Kg Consommation : décollage = I80 Kg heure maxi continu = 175 Kg soit 2 heures pour : décollage - atterrissage - transition point fixe = 90 Kg 2 h. en croisière à 85 % de la puissance maximum continue = 350 Kg (550 1.) 440 Kg 4 passagers avec bagages = 90 x 4 = 360 Kg Total 800 Kg Masse totale en charge au décollage = I700 Kg Masse avec + 5% d'excédent de traction th.(85 Kg) = 1.785 Kg CALCUL DE LA PUISSANCE NECESSAIRE AU DECOLLAGE VERTICAL Tous ces aérodynes ont sensiblement la même surface d'aile.Leur masse est égale, ainsi que leur puissance, Leurs performances seront donc considérées comme équivalentes, ( 1 / / @ placées - Aile de forme : Ronde - elliptique - trapézoidale - narabolique modifiée - Jelta Surface = 18 m2 - allongement :I,27 (ronde) à 2,2 (parabolique ) Profil biconvexe symétrique, bord d'attaque pointu, épaisseur relative : 6 à I2 % Pour tous ces appareils : # des soufflantes = I,62 m sortie d'air = I,65 m - nombre de soufflante = 2 diffusion = - = 4 % Masse à vide = 900 Kg - masse en charge I7CS Kg Masse théorique avec + 5% d'excédent de traction I765 k e-n . Puissance au décollage 640 K Puissance théorique avec un rendement des soufflantes et engrenage = 0,80 5I2 K Vitesse de sortie d'air à l'aval des soufflantes 1/3 V = (7m252W 58 ms t52 Pour t = I.225 et 52 = 5urface sortie d'air = 2,I382 m2 qV = 52.V I24 m3 q Masse = I5,5 d'où traction = q M.V = 899 x 2 =I798 kg ( masse avec + 5 %} s1785 Kg Pression en Pascal = Pa =@ V-. 101.325 2C60 Pa 2g 10.333 Puissance utile au décollage en air standard ov.Pa.2 636 KW 0,8 le moteur prévu est un turbomeca Astazou XIV 640 Kw Puissance surfacique = KW S. Soufflantes 154 Kw/m2 Rapport : puissance/masse soulevée 0,37 Kw/Kg La puissance théorique et la vitesse de l'air éjectée correspondant aux relations fondamentales suivantes : pour T = Traction P = puissance en Kgm - V = vitesse de l'air à l'aval de la soufflante Relations conformes T = 2 ou P = V et T P V T 2 32 (T/Pl2 Charge au m2 de soufflantes = M = 4I2 kg/m2 Surf.soufflantes PERFORMANCES Puissance du moteur prévue sur ces aérodynes (maximum continu)582KW Avec un rendement normal de l'hélice propulsive carénée = 0,90 un rendement des engrenages nécessaires à la commande de cette hélice d'un # de I,90 m à 4 pales = 0,95 et l'utilisation de la puissance continue du moteur à 85 %, la puissance théorique serait de . . . . . . . . . .-. . . . . . . . . . . . . . 423 KW Vitesse prévue en air standard = 125 ms . . . . . . . . . . . .. 450 KmH Cz = Masse = O,IO - d'où vitesse t # V2 S Cx parasite = 0.07I4 = 0,004I2 I7,3 @ finesse = Cz = 6 Cx CX aile = . . . . . . . . . 0,016 Cxo . . . . . . . . . . . = 0,020I2 soit 0,020 Puissance en air standard = 21 #V3 S Cxo = 4Z3 KW P = 95 Kg CONSOMMATION Si l'on tient compte que le Kérosène coûte à l'achat actuellement bien moins cher que l'essence avion, le coût de la consommation de ces aérodynes sera sensiblement égal au coOt de la consommation d'un avion de même capacité de transport (4 passagers soit : pour I000 Km, (2 H maximum, ces aérodynes consommeraient 550 1. de pétrole à 0,3 f. = I65 ,00 F. l'avion Rallye de la SOCOTA (4 places également consommera pour effectuer 1000 Km = I6Q 1. à I,IO = I76,00 F. REVENDICATIONS 1 / Dispositif simple, entrai@ant en rotation : ventil tours de sustentation. (intégrés dans la stru@ture d'une aile ), et une hélice propulsive carénée, permettant ainsi à un aér@dyne léger, le décollage, la transition nt la translation horizontal@. Caractérisé par la position non conventionnelle du turbomo- teur et d'une hélice carénée, à l'extrême arrière do lo ca ne, ce système d'entrainement permettrait sans complication : 1 - d'entrainer en rotation les 2 ventilateurs seuls, pour le décollage ou atterrissage vertical 2 - - l'hélice propulsive seule, pour le vol de croisière 3 - les 2 propulseurs simultanément ( @éli@e. ventilateurs) Cette troisième position, faciliterait la transition, centre le vol vertical et le vol h@@izontal, instant critique pour tous les A.D.A.V.Cette facilité serait obtenue, par la possibilité d'utili @er pendant ce court instant, la différence de puis@ance subsistant entre le vol stationnaire en altitude et le vol En n ont verticale. 2'/ Dispositif selon la revendication 1 Laractérisé par la possibilité de transférer uno artie du cou ple moteur nécessaire aux ventilateurs, sur l'arbre de l'hélice propulsive. Plusieurs solutions seraient possibles : @/ Les ventilateurs seraient a pas variable L'est la olution logique. Une réduction de pas de 10 serait suffi@@@te oir @tabili- ser l'appareil en montée verticale.Simultanément l'hélice à variable serait embrayée sur un pas faible, @@r@@t@@t d'utiliser le couple moteur inutile aux ventilateurs. Lette puissance excéden- taire étant fonction du rapport masse ré@ll@ @éc@ller, elle mussa théorique sereit par exemple de + 6,5. de la puissance du moteur ou décollage pour une masse théorique de + 5 @ et de + 15 pour une @asse thRo- rique de + I @. La poussée donnée par l'hélice - la poussés rdsi- duelle du moteur, permettraient à ces @érodynes légers, d'atteindre dans un temps de parcours de 2 à 3 minutes, la vitesse minimum de sustentation avec la voilure saule. Afin d'éviter la construction de ventil@teurs à pes variable d'un coût élevé, les solutions suivantes pourraient être utilisées: b/ le passage transition/translation qui ne devrait durer que quelques instants, serait facilité par le choix de l'embrayage côté ventilateurs. Celui-ci pourreit être du type multidisque (à huils par exemple), permettant la réglage du couple à transmet tr@, par un glissement temporair@ des disques, ou moye@ d'un rhéos t@t pour un embr@yage électromagnétique, @@ par la poussée réglable d'un petit vérin pour les embryages à fluide, sans échauffement anormal des disques. Solution c/ La réduction do vitesse de rotation, n'êtont pas très importante pour stabiliser l'appareil cn altitude (II5 T M pour les appareils décrits), il serait facilo de concevoir une boite d. vitesses simplifié@ commandé@ de la cabine. Lette boite s. rait positionnés aussitôt l'embrayage des ventilateurs. Ceux-ci auraient donc 2 vitesses de rotation. I vitesse : vol ascensionnel, vitesse de rotation = 2200 T.M. - 2ème vitésse : vol stationnaire vitesse de rotation = 2085 T.M. Parmi ces 3 solutions, ce serait en définitive, le coût et la comparaison des bilan@ de messe, de ces divers : embrayages, réducteurs ou ventilateurs à pales orientables, qui prévaudr@ient. 3 / Architacture de ces @érodynes, permettent un équilibrage rapide des masses au sol. Cet équilibrage conditionne la stabilité longitudinale de ces appareils, en configuration A.D.A.V. et en atmosphère non perturbé. Caractérisée par le positionnement : @/ au centre de gravité de l'appareil ( également centre de poussée ), du train d'atterrissage - des ventilateurs de susten tation et des charges consommables b/ A l'arrière de la cabine, les masses fixes : ( moteur hélice carénée - engrenages etc...) c/ dens la cabine avant, les charges mouvantes :- ( passagers bagages ).Pour perfaire l'équilibre des masses, lors de passagers ou bag@ges plus ou moins lourd@ , ou dans le cas d'une sutonomie réduit, permettant de transporter pIue -de chargea mobiles, 3 emplacements de charges quelconques seraient prévus : a/ à l'extrême avant de la cabine b/ au centre de gravité c/ 1 l'arrière du centre de gravité Sur tous les appareile dessinés, les moments s'équilibrent parfaitement au sol, et avec autonomie quelconque ( moins de 2 heures). L'emplacement du train d'atterrissage, au centre de gravité permattrait une grande rapidité, d'équilibrage dos charges nu 801. Les rou@@ centrales étant plus hautes de 5 @ 1@ cm, par rapport aux roues av@nt ou arrière, l'appareil formerait bescule. A vide, cet appareil reposerait sur le train central et sur la roue arrière, en charge, il reposerait encore sur le train centrol et sur las roua avent de quelques dizaines de Kgp. La charge un peu supérieurs à l'avant, ferait que cet aérodyne se présenterait au décollage vertical, avec un léger pipué, permettant en cas de panne moteur à vite @@ nulle, d'@morcer immédiatement une descente en vol plané.Ceux dyn@@@@ètres @@r@ient placés sur les axes du train central, indiquan la messe totale, et un autre sur l'axe des rou@s avant, indiquant la charge sur celle-ci. Ces résultats seraient affichés dans la cabine. Si ces charges étaient tron importantes, ou @al équilibrése, un interrupteur coupereit l'alimentation du démarreur et l'aérodyne ne pourreit décoller. 4 / Dispositif permettant de contrôler la stabilité longitudinals an vol vertical et transition, des aérodynes décrits, lors de mauvai. ses conditions atmosphériques ou de charges mobil@s excentrése au décollage. Caractérisé par l'adjonction d'un patit dévi@teur de jet simpli fi@, sur le diffuseur de sortie des gaz du turbonotaur, lo Jot de gaz pourrait être dévié progressivement de 0 à 90 , donnent ainsi une poussée réglable de + ou - g, + une poussée horizontol@ pour la transition et translation, ainsi qu'une poussée nulle, pour le décollage purement vertical. Ce déviateur comporterait simplement 2 flasques verticales, avec un grand plateau @ctangulaire pivotant par son centre de 50 entre ces 2 flasques. Lo grand plateau entrainerait mécaniquement, par non extrémité, un plateau plus petit, qui, piv@tant de 40 , ferait avec le grand plateau dévier les gaz de 90 . Ce eerait un ensemble chaudronné d'une construction légèrs. @a position à l'extreme arrière de l'appareil, loin du centre de gravité de celui-ci ( grand bras de levier ), ferait que le ement du couple produit, serait amplement suffisant pour contrOler la stabilité longi tudinale, en toute circonstance, de ces aérodynes légers, ( moment du couple produit n 180 à 250 de N., selon le dessin de l'appareil, et le moteur utilisé). 5 / Dispositif permattant lors de mauvaises conditions atmosphériques de contrAler la stabilité latérale au décollage vertical ou en transition, des aérodynes légers décrits. Caractérisé, par la possibilité de contre du jet d'air, à l'aval des 2 ventilateurs de sustentation, placé@ dans l'aile. La position des volets de fermature de cas ventil@teurs, latéralement par rapport à la cabine, pivotent an avant ou on arrière de l'axe latéral, et commandés séparément permettrait : a/ le contrôle latéral de l'appareil, par une inclinaison légère des volets de la soufflante intér@@sée ( perte d'én@rgie) b/ le positionnement de l'appareil dans una direction voulue, à vitesse nulle, en inclinant les volets des 2 soufflantes sens inverse ( couple). c/ une facilité supplémentaire de transition ( volets des 2 soufflantes inclinés en arrière) une poussés négative des 2 ventilateurs, autorisant une prise de sol précise ( les volets des 2 ventilateurs inclinés vers l'avant). Avec les ailes de faible envergure prévues pour ces aérodynes légers, le stabilité en rouli serait peu affectée par les rafales. Le contrôle de cette stabilité devrait être facile et rapide. La perte d'énergie serait minime, et compensée par la différence de puissance existante entre le vol de montée verticale et le vol stationnaire en altitude, l'appareil menterait moine vite. En croisière, des ailerons remplaceraient Ce système de contrôle. 6'/ Dispositif permettant de faire décoller un aérodyne léger, avec une puissance raisonnable. Uns vitesse de croisière importante, et un niveau de bruit réduit dans la cabine et à l'extérieur de celleci ser@ient prévus. Caractérisé, par la fait que cet appareil comporte une aile de faible allongement, donc profonde, permettant d'encastr@r dans la structure de celle-ci, 2 ventilateurs de surface maximum, sans d- former le profil initial. L'épaisseur de ce profil, serait comp@ti- ble avec les vitesses importantes prévume. Ces vitesses seraient permises, par la puissance utile au décollage vertical, qui serait retransmise intégrelement sur l'arbre d'une hélice carénée à p@s variable. Sur la plupart des .@.@.V. cons truit à ce jour ( avec hélic@s pivotentes, carénées ou non - réac teurs pivotants etc...) le générateur de poussée est commun, pour le vol vertical et pour le vol horizontal, d'où un rende@ent moyen. Sur les @érodynes décrits, ce serait 2 générateurs distin@ts, cal culés pour le meilleur rendement dans leur fonction propre, qui seraient utilisés. En outre, la puissance utile en A.D.A.V. étant fonction de la charge par m2 de ventilateur, et les 2 ventilateurs prévue ayant une surface iwportanta, la puissance nécessaire au décollage serait minimum pour un A.D.A.V. et le rendement excellent @iveau sonore : Les turbomoteurs sont moine @ruyante que les réacteurs. L'hélice ceréné@ donne un niveau de bruit réduit par rap port à une hélice libre. (amélioration pouvant atteindre 20 db). Le bruit amis par les ventilateurs est proportionnel b la vitesse de sortie de l'air. Le grande surface d'éjection de l'air, donnant une vitesse de sortie d'air faible, ferait que ces aérodynes @ur@ient un niveau sonor@ acc@ptable, indispensable à teut appareil "devant décoller et atterrir près des agglomérations. Avec le position du moteur a l'extreme arriere de la cabine le bruit dans celle ci ser@it également très diminué.