Brevet FR2171946A1 — publié le 19730928

La présente invention concerne un procéde et les dispositifs associés en vue de réaliser des ailes ou sont réunitçles qualités propulsives et sustentatrices nécessaires au vol d'un aeronef. En face de l'essor donne au trafic aérien par les avions équipés d'ailes fixes munies d'organes hypersustentateurs ou les hélicoptêres avec leurs voilures tournantes, il n'y a pas d'applications valables a retenir au sujet des quelques réalisations d'appareils a ailes mobiles, entreprises a différentes epoques. Il s'agit d'ailes rigides dans le sens de l'envergure, entraidées mecaniquement, suivant un mouvement semi-circulaire ou simple battement vertical, sans effet de fouettement ; elles n'ont pas donné satisfaction. Le procédé et les dispositifs selon l'invention sont de nature a contribuer au développement d'appareils a ailes mobiles. Dans un premier stade d'application, sous réserve de rester dans les limites pes charges par unité de surface portante observees dans la nature, il est possible de faire voler un homme de taille normale, sur une distance, pendant la durée qui lut convient et sans fatigue excessive, grace a sa seule et propre force musculaire utilisée comme source de puissance motrice. Le procédé objet de l'invention consiste a entratner les ailes suivant un mouvement périodique et combiné de battement horizontal et vertical avec action de fouettement de la partie extrème de l'aile, équipeeet articulée a cet effet a partir d'un point donné de l'envergure. Un tel mouvement est obtenu a partir de la source motrice par un ensemble combine mecanique et hydraulique entraine par friction de roulement. Les ligures 1.2. et 3. de la planche 1 représente l'allure du mouvement projetée sur trois plans. Il se présente sous la forme d'un conoTde ; le somment etant le point 0, coTncide avec le point de liaison de l'aile au corps de l'appareil, l'extrémité décrit une quasi-ellipse dont le grand axe A-A figure 1 est oriente, partant du haut vers le bas, de l'arrière vers l'avant suivant le sens de translation de l'appareil. Partant du point 1, l'aile arrive au point 2 fin de-course horizontale vers l'avant, ou commence l'effet de fouettement. Le point 3 correspond à la fin de course verticale et de remontéé jusqu'aU point 4 fin du mouvement de foue ttement. Le point 5 correspond à la fin de course horizontale vers l'arrière et retour vers l'avant jusqu'au point 1, départ pour le cycle de la periode suivante. Les quatres points de rebroussement 1. 2 3. et 5. représentent la valeur instantanée de l'amplitude du mouvement dans les deux sens horizontal et vertical- durant une période. La frequence est déterminée de façon à obtenir la vitesse convenant à l'établissement du champ de pressions aérodynamiques répondant aux conditions de vol de l'appareil. La figure 4, illustré en fonction de l'incidence du profil d'aile sur la direction des vecteurs vitesse Vh et Vv, tangents en chaque point du mouvement, les variations des forces aerodynamiques, poussée Q, trainée t, et leur resultante R. La projection de R sur les axes perpendiculaire et parallèle au plan de translation de l'appareil représentent la valeur de la portance P et celle de la traction T ; cette dernière étant la difference entre les pro jections horizontales de la resultante R et celle de la trainée,t. résultanteNt celle de la Sur le parcours de remontée, entre les points 3 et 1, l'air attaque le profil d'aile par l'extrados et les forces aérodynamiques agissent en sens inverse du parcours précédent ; elles sont redresses dans le bon sens par l'action des plans-soupapes d'écoulement d'air vers l'intrados, disposes à cet effet à partir de la mi-envergure jusqu'à l'extrémité de l'aile ; La résultante totale des forces en présence est la somme des résultantes de chaque plan. Le dispositif principal pour la mise en oeuvre du procéde est représente par l'aile elle-même. La planche 2 et les figures 5. 6. et 7. illustrent schématiquement la constitution de l'aile. Elle est mobile autour de son point d'articulation et de liaison au corps de l'appareil, point O. Elle est constituée par une ossature portant la voilure 1 : elle comporte suivant le sens de l'envergure, un longeron 2, coudé en deux branches d'inegales longueurs, il transmet le mouvement et les efforts, l'extremite de la branche courte est liée au corps de l'appareil, l'autre extrémité porte les longerons barres 3. et 4. de manoeuvre d'incidence j elles portent a leur tour une rotule a double articulation 5. des dites barres et d'un caisson 6 porteur des longeronnets mobiles 7. 8. 9. 10. et 11. supports des plans-soupapes 14. 15. 1s. et 17. d'ecoulement d'air vers l'intrados. La figure 7. est une coupe suivant C.C. elle montre la superposition des surfaces constituant l'ensemble des plans-soupapes. Les pièces 12. et 13. sont des raidisseurs de voilure. L'aile est attachée au corps 18. de l'appareil au moyen d' éléments élastiques, le repére 20 assure la liaison et la retenue de l'aile au dièdre convenable de vol plane, le repère 19 assure la retenue du poids de l'aile au repos au sol. L'aile est sollicitée à partir des points 21. et 22. figures 5. et 6. par le brin 23 de traction horizontale vers l'arrière, par le brin 24. de traction verticale vers le haut, par le brin 25 de traction horizontale vers l'avant et enfin par le brin 26. de traction verticale vers le bas. La figure 6 illustre schématiquement et en particulier a partir du corps de l'appareil la disposition des organes de manoeuvre du bras 2. transmetteur du mouvement et des efforts.. Ces organes sont montrés ici sous le genre palans, figurés en 27. pour le bas et 28. pour le haut. Les poulies mobiles sont accrochees respectivement en 22. et 21. à l'aplomb du coude du bras 2. Le brin dormant du bas est attaché au point fixe 29. sur le corps 18. de l'appareil, le brin dormant du haut étant attache au point 30. Les brins de traction vers le bas, comme ceux de traction vers le haut, s'enroulent autour de leur groupe et suivantes respectif de poulies mobiles reperes 31. 32. 337 34pliées aux groupes hydrauliques de poussée 40. pour le bas et 41. pour le haut et de leurs rouleaux guides montés sur les supports 35. 36. et 37., enfin l'extrémité de ces brins s'attache sur le corps de l'appareil au point 38 pour le bas et 39 pour le haut. L'action des groupes hydrauliques 40, 41. vers le bas comme vers le haut, con siste à transmettre la majeure partie des courses et efforts, par l'inter mediaire des brins de traction et de leurs poulies mobiles, aux points d'attache 22. et 21. du bras 2p (voir éya2ement Pianche3 > ftg 14). Deux genres de palans legers identiques 42. et 43. sont fixés de part et d'autre du bras 2., leurs brins dormants sont attachés, en 46. pour le bas et 47. pour le haut, sur le corps de l'appareil, : les poulies mobiles montées sur axe commun et respectivement aux points d'entrainement 22. pour le bas et 21. pour le haut entrainent également le bras 2. ; les groupes hydrauliques 48. et 49. disposes de part et d'autres du bras, prenant appui sur les faces de paroi sollicitent les brins menants et leur poulie mobiles alternativement chacun dans leur sens et completent l'action du groupement précédent formé par les ensembles hydrauliques 40. et 41. pour fournir la course totale initiale du mouvement et transmettre la totalité des efforts. La fiqure 8. montre schématiquement mais à plus grande échelle, l'aile en position d'abattée et effet de fouettement maxi. A partir du bras 2., sont disposes de part et d'autre sur la barre fixe arriere 4., un ensemble constitué par les groupes hydrauliques 50. 51. et palans 52. et 53. Les poulies mobiles sont fixees sur la rotule double 5. L'action de cette disposition a pour effet de solliciter alternativementvdans un sens ou l'autre la fois la rotule et les surfaces' 6. et 14. a 17. incluses qui lui sont raccordées pour exécuter une fraction importante de la course de fouettement. Des dispositions identiques sont appliquées à la surface de la partie 6. et individuellement à celles portées par les longeronnets 8.9. 10 et 11. pour exécuter les dernières fractions de la course d'effet de fouettement dans un sens ou dans l'autre. La tLancte3. est une illustration schématique du dispositif d'entrainement des ailes par friction de roulement et le dispositif hydraulique associé. Sur la figure 9. sont représentés llarbre6l supporté par les paliers 62. solidaires de la charpente de l'appareil, à l'une des extrémités de l'arbre est fixe le plgnonb3récepteur de puissance venant de la source motrice. Entre les 2 paliers les bras 64 sont solidaires de l'arbre612 ils sont placés de chaque cote de l'axe et dans le même plan. Entre les 2 bras sont disposés une rotule 65 montée libre sur l'arbre avec le plateau oscillant 66 egalement libre sur la rotule,au bout de chaque bras est logee la sphère 67 de roulement d'attaque sur les faces du plateau oscillant. Dans sa rotation l'arbre imprime un mouvement de va et vient angulaire au plateau, alternativement dans le plan vertical et le plan horizontal. Les figures 10, 11, 12. et lez montrent ce mouvement pendant un tour complet de l'arbre. A la périphérie du plateau sont atteléesen 4 points situés à angles droits les articulations 68. des pompes à soufflet 69, 72, 75 et 79 reparties comme il est indiqué sur la figure 9. et la coupe k-A . L'extension correspond au remplissage des corps à soufflets par le liquide venant des circuits de retour des différents organes de commande ; la compression des soufflets correspond au refoulement sous pression du liquide vers les mêmes organes de travail, La figure 14 représente le schéma général de l'installation. Les pompes 69 72 apparaissent en position compression, leur clapet 70 étant ouvert par la pression du liquide, elles alimentent le circuit 71 pour commander le mouvement vertical d'abattee ; les pompes 72 en position de compression egalement alimentent, à travers leur clapet 70 ouvert, le circuit de commande 74 du mouvement horizontal de larriere vers l'avant. Les clapets 7 de retour du liquide sont fermés. Pendant le même intervalle de temps, le liquide ayant travaille dans les circuits de remontee des ailes 77 retourne aux pompes 75 à travers leur canalisation et leur clapet de retour ouvert 7 le liquide ayant travaille dans les circuits 78 de commande horizontale des ailes d'avant vers l'arrière retourne également aux pompes 79 à travers canalisation et clapet de retour ouvert 76 ; les clapets 70 ex de refoulement étant fermés. Les organes récepteurs comme les pompes sont également à soufflets, ils peuvent être réalisés à partir de matières souples et résistantes telles que Rilsan ou Nylon. Le nombre de plis à disposer est établi en fonction des courses et des charges de travail à transmettre ; ils ne comportent aucun clapet et dans chaque circuit l'arrivée comme le retour du liquide s'effectue à travers une canalisation unique. Ce schéma correspond à ute solution approchée et non definitive donnee à 1 'ensem- ble du dispositif hydraulique. Il est possible d'y adjoindre par exemple l'action des jeux de pompes tels 80 calés à 900 des précédents, suivant le plan horizontal pour constituer une réserve régulatrice de pression ou de débit, elles peuvent eventuellement servir à tout autre besoin. La planche 4. presente l'esquisse schématique d'un aéronef utilisant les dispositifs destinés à mettre en oeuvre le procédé de qualification des ailes propulsives et sustentatrices objet de la présente invention. Il s'agit d'un appareil capable de faire voler un homme de taille normale à l'aide de sa seule force musculaire utilisée comme puissance motrice. Il peut être réalise à partir d'un simple vélo sur lequel sont utilisés l'ensemble pédalier chaine + pignon + pignon dérailleur et la roue arrière. Par exemple l'un des pignons derailleurs peut être utilisé pour entrainer un relais 101. Ce relais constitué par un arbre 101, porte par 2 paliers solidaires d'une charpente 104 support de l'ensemble à monter sur le cadre du vélo. Les mouvements et efforts sont transmis par la chaine t02 au pignon solidaire de l'arbre entraine à l'aide d'une chaîne, courroie ou autre moyen 103 l'arbre 61 porteur du dispositif à plateau oscillant de commande du dispositif hydrau liquide d ez nennentgénéral, tel tel que représente sur P1 3 fig i4. La charpente 104 constitue l'ossature du corps de l'appareil, elle porte l'en- semble de la voilure constituée par les ailes, repérées 105 sur la figure, et l'empennage 106 gouverne d'assiette longitudinale de l'appareil ; elle porte aussi le dossier 107, constituant avec la selle du vélo, le siege pilote avec les sangles d'attache de sécurité.Sur le guidon, par exemple peuvent être réunis les commandes a mains de correction d'incidence en vol, la commande de relevage des ailes conjugée avec la mise hors circuit de l'effet de fouettement durant la phase d'envol, pour éviter aux ailes de heurter le sol, et enfin il peut également y être disposés quelques instruments nécessaires au vol et a la navigation. Le corps de l'appareil ainsi constitué peut être convenablement caréné. L'ensemble atterisseur, outre la roue arrière du vélo, comporte une roulette avant 108 rapportée sur la fourche pour diriger l'appareil pendant les manoeuvres au sol ; la stabilité latérale est assurée au sol par les balancines 109 disposées de chaque coté au plus pres du centre de gravité. Les manoeuvres en vol sont produites en majeure partie par les variations de la position du centre de gravité général par rapport aux axes de tangage, lacet et roulis apportées par le déplacement du corps du pilote dans le sens désiré. La pointe avant 110 porte une sonde anémometrique. REVENDICATIONS 1. Procédé et dispositifs associés en vue de réaliser des ailes où sont reunies les qualités propulsives et sustentatrices nécessaires au vol d'un aeronef. Caractérisé par 1" un procédé d'entrainement des ailes suivant un mouvement périodique, de'allure conoldale, combiné de battements horizontal et vertical avec effet de fouettement des parties extrèmes disposés à cet effet ; l'amplitude et la fréquence du mouvement conditionnent la vitesse et les pressions du champs des forces aérodynamiques engendrées et leur résultante. 20 par le fait que l'énergie mise en oeuvre pour obtenir l'accélération nécessaire au mouvement est transmise par friction de roulement aux organes mécaniques et hydrauliques associés et appropriés à cet effet. 3. sous réserve de rester dans les limites de charge par unité de surface portante au moins egales à celles observées dans la nature, le procédé est applicable sur un aéronef pour faire voler un homme de taille normale grace à sa seule force musculaire utilisée comme source d'énergie motrice. 2. Dispositif selon revendication 1. caractérisée par le disposition parti culière des ailes. Elles sont mobiles autour de leur point d'attache au corps de l'appareil. En un point donné de l'envergure, la partie extérieure est articulée pour obtenir l'effet de fouettement destiné à augmenter la vitesse genérale du mouvement. Cette région de l'aile est constituée par des plans superposés formant soupage d'écoulement d'air à la remontee entre l'extrados et l'intrados, L'emploi d'organes type palans simples commandés sous pression hydraulique par des elements à soufflets convenablement disposés assurent le debattement des surfaces dans les deux sens du mouvement de fouettement. Un ensemble d'organes semblables, disposé entre le bras transmetteur de l'aile et le corps de l'appareil, d'une part et d'autre part entre le dessus et le dessous de l'aile transmettent le mouvement combiné de battement horizon tal et vertical. 3. 3. Dispositif selon revendication 2. Caractérisé par l'association d'organes mécaniques et hydrauliques pour le transfert de l'énergie motrice. Elle comporte pour la partie mécanique, un plateau oscillant monté libre libre sur une rotule/montéelegalement sur l'arbre d'entrainement, deux bras solidaires de cet arbre situés dans le même plan munis de logements por teurs de sphères en Rilsan ou Nylon ; elles sont destinées a entrainer le plateau oscillant par friction de roulement dans un mouvement va et vient angulaire alternativement dans chacun des plans vertical et horizontal. La partie hydraulique du dispositif comprend les pompes attelées au plateau oscillant avec leur boite à clapets de refoulement et de retour, les cana lisations uniques d'alimentation et retour venant des organes récepteurs et transmetteurs de mouvement et d'effort. Pompes et récepteurs sont du type à soufflets réalisés en matiere souple et résistante telles que Nylon ou Rilsan. Les récepteurs ne comportent aucun clapet. 4. 4. Disposition selon revendication 3. Elle concerne un appareil conçu selon l'application du procédé et les dispositifs associés objet de 'invention. La source d'énergie étant la propre force musculaire d'un homme, l'appareil proposé peut être realisé à partir d'un simple vélo, tout l'appareillage de mise en oeuvre du procédé et des dispositifs étant incorpore. Le vol est possible sous réserve que la charge unitaire de la surface portante reste dans la limite de celles observées dans la nature.