Brevet FR2263152A1 — publié le 19751003

La présente invention coacere une aérodyne volsate d'usage publique. Malgré tout ce qui a été réalisé dans le deiaine de l'aérodyne a décollage, atterrisage et vol vertical, jusqu'à présent il n1 existe que des appareils couteux à l'usage du grand public. Le seul appareil qui appartient à ce domaine et qui a été accepté est l'hélicoptère avec ses avantager et inconvenients. Conne désavantages principaux de l'hélicoptère on peut énumérer: mécanisme compliqué et couteux d'entrainement des pales un poids assez élevé et en consequence le besoin d1un moteur de grande puissance, donc une consommation élevée Tout celà fait que l'hélicoptère est difficilement accessible au public. La présente invention se situe dans le domaine de l'apéro nautique, étant une aérodyne à atterrissage vertical-ayzat les possibilitis du vol horizontal et stationnaire, L'élément qui donne la force ncessaire est un moteur ordinaire d'automobile par intermédiaire d'un accouplement hydraulique on actionne deux turbines qui tournent en sens contraire et dont- les axes sont rigidement liés à deux volants qui transmettent le mouvenont Les deux volants tournent aussi en sens contraire et portent a leurs extremités les surfaces aérodynamiques les pales.Une paire de pales est analogue à des nombreux égards à une hélice classique qui en son mouvement de retation donne la force nécessaire pour 11 ascension et le vol de l'aérodyne Les pales sont fixées à une extremité sur les deux volants et à l'autre extrémité sur deux anneaux, qui tournent aussi, disposés un sur l'autre. Ainsi les pales sont rigidement fixées une par rapport à l'autre, la possibilité- d'interaction entre elles étant exclue Il y a ainsi l'avantage classique dtune-aérodyne: la surface aérodynamique qui crée la poussée nécessaire est reduite par rapport à la surface des pales d'un hélicoptère.Pour le-vol horizontal il est suffisant d'incliner le plan de l'aérodyne par le déplacement des trois poids de réglage qui se trouvent à l'intérieur du tore extérieur qui entoure la cabine centrale. Le déplacement des poids est commandé par le conducteur et la transmission mécanique se fait par l'intermediaire des câbles fins d1acier.La combinaison du mouvement de rotation avec l'inclinaison du plan horizontal de 1'aérodyne donne la possibilité de déplacement horizontal dans n'importe quelle direction, sans avoir besoin dtune trajectoire de virage comme pour l'avis et l'hélicoptère. Donc la possibilité de décoller et d'atterrir verticalement, la poasibilit de vol horizontal, ainsi que I'intérêt autre maintonw en vol immobile à toute altitude désirée constituent les caracteristiques leê plus importantes de l'appa- reil qui fait l'objet de la présente invention.La conception simple de l'aérodyne permet la construction à un prix accessible au grand public. Donc l'un des objets de la présente invention est la réalisa- tion d'un appareil volant simple comportant une cabine ventrale fixe, une partie mobile qui fournisse la force de poussées pales. et une autre partie fixe qui abrite les poids de réglage et le reservoir du combustible. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un appareil capable d'effectuer des vols horizontaux, des décollages et atterrisages verticaux, Un autre intérêt de l'invention est la réalisation d'un appareil volant dont la puissance d'entratnement nécessaire est inférieure à celle des appareils déjà réalisés, à charge utile comparable. Dans la description détaillée qui suivra, on trouvera d'autres caracteristiques et avantages de l'appareil faisant l'objet dela présente invention La figure t représente une vue verticale et une vue en plan de l'appareil. Stappareil est en position d'atterrissage, posé sur le sol. On voit la cabine centralet1) qui est-fixe, entourée du tore extérieur(2) à l'intérieur duquel se trouvent les poids(3) de commande de la direction du vol et le reservoir du combusti- ble(4) L'appareil possède quatre pieds peur se poser sur le sol. Les pieds sont du type téléscopique ayant un ressort et un amortisseur de choc à l'intérieur: le même principe que celui d'un amortisseur d'automobile. Le tore extérieur(2) possède une ossature métallique qui lui donne une bonne rigidité. Le tore est fixé de l'ossature métal llique de la cabine(t) par l'intermédiaire de quatre tiges métalliques en alliage léger. Dans la figure 1-vue en planton voit la cabine(t)- d'une forme sphérique ou une autre forme adéquate, le tore extérieur(2), les quatre tiges de fixatien(6) du tere, ainsi que les pales(7) en position de repos. La figure numéro 2 représen la circulation de l'air, tant que les pales sont en mouvement circulaire centrale; les forces de poussée des deux pales qui sont représentées dans la figure 2, sont orientées dans le même sens. Donc les pales qui tournent dans un sens et les pales qui tournent dans l'autre sens donnent des forces dont la somme est une force orientée vers le haut, la force d'ascension. L'inclinaison des pales du niveau supérieur est contraire à l'inclinaison des pales du niveau inférieur. L'énergie nécessaire pour mettre les pales en mouvement est fournie par un moteur tout à fait ordinaire, par exemple un moteur de voiture de 80 à 100 ch. qui peut très bien fournir l'énergie nécessaire pour ltascension et le vol horizontal de l'aérodyne. 'L1élasticité de la transmission de la puissance est assurée par l'intermédiaire d'un convertisseur hydrodynamique de couple Ainsi l'énergie donnée par le moteur est transmise à deux turbines(8a) et(8b)-fig. 3, qui tournent en sens contraire.La fiv 3 représente le schéma hydraulique de principe de la transmission et la fixation des turbines(8a) et(8b). A partir d'un tableau de commande situé dans la cabine(1) le conducteur peut contrôler le fonctionnement du moteur(12) et il peutégalément actionner les électrovannes(a),(b),(c). Ltouvérture et la fermeture de l'électrovanne(a) modifie en azyme temps la vitesse de rotation des pales pour les deux niveaux. re résultat est l'ascension ou ia descente de l'aérodyne ou la modification de la vitesse de vol horisontal, tout en gardant la même direction. Lorsqu'on actionne séparément sur l'électrovanne(b) ou(c), on modifie la vitesse de rotation des pales du niveau supérieur, respectivement du niveau inférieur. Le résultat est une rotation de l'aérodyne par rapport à son axe vertical. L'action simultanée sur(a)et(b) ou sur(a)et(c) ou même sur les trois électrovannes en même temps permet d'imprimer à l'aérodyne un mouvement combiné de changement de direction et de vitesse. Le système est simple et robuste Il permet un réglage très fin et très stabile de la vitesse de rotation des pales ce qui se traduit par une grande facilité de conduire l'appareil. La force de sustentation dde aux pales qui tournent est transmise par l'intermédisir- des supports des pales(9a)et(9b) aux axes(1o4)et(Iob) des turbines(8a)et(8b) dans le sens indiqué dans la fig.3 et finalement aux carcasses des deux turbines(8a) et(8b), bien solidarisées avec l'ossature métallique de l'aérodyne. Les deux axes(loa) et(iob) tournent en sens contraire, l'axe(1oa) à l'intérieur de l'axe(iob). La position fixe d'un par rapport à l'autre est assurée par les roulements(11a) et(llb). Après l'atterrissage et après l'arrêt du moteur(12), il est recommandé de fermer l'électrovanne(a) Il est possible de faire cette opération automatiquement, lorsque le moteur(12) est arrêté Ainsi le démarrage du moteur se fera avec lélectrovanne(a) fermée, donc il ne démarrera pas en charge. Lorsque le moteur a atteint son régime de fonctionnement, on peut commencer à ouvrir l'électrovanne(a), donc a fournir l'énergie nécessaire aux pales qui commenceront à tourner. Le système présente l'avantage d'un centrale sur le fonctionnement du moteur, sans que les pales tournent. L'électrèvanne(a) joue le même rôle que l'embrayage pour une voiture.L'anergie électrique nécessaire pour maneouvrer les électrovannes, lorsque le moteur est arrêté, est fournie par la même batterie qui permet le démarrage du moteur( une batterie habituelle do voiture par exemple). La fig.4 représente les deux volants(9a) et(9b) qui assurent la liaison entre les axes('oa) et(lob) des turbines et les pales (T). Les deux volants(9a)- et(9b) sont de forme hémisphérique, étant soudés aux axes(10a) et(lob) des turbines et aux anneaux (13a) et(13b) qui soutiennent les pales(7). Afin que les deux volants(9a) et(9b) n'aient pas un poids éleva et donc une inertie importante, ils ne sont pas entièrement pleins.La fig.4-ll représente une vue en plan de la fig 4-l. Les volants ont une partie pleine, au centre, jusqutà une cer-taine hauteur et ensuite des rayons courbées(14a) et(14b) assurent la liaison avec les anneaux(13a) et(l3b), Cette construction permet d'assurer une bonne rigidité mécanique, ainsi que la légèreté nécessaire pour un appareil de ce genre. Pour assurer une très bonne rigidité mécanique des pales et pour prévenir le moindre contact entre les pales des deux niveaux celies-ci sont bien fixées aux deux extrémités.A l'extrémité intérieun elles-sont fixées sur les anneaux(13a) et(13b) et à l'extrémité extérieure elles sont fixées sur les anneaux(15a) et fig4, de fixation est donné dans la fig.5. Pour garder la même distance entre les deux niveaux des pales, afin qu'il n'existe pas le moindre risque de contact entre elles, les anneaux(13a) et(13b) et(15a) et(t5b) sur lesquels sont fixées les pales, tournent sur des billes de roulement. En mouvement circulaire la force de sustentati-w qui actionne sur chaque pale assure une bonne pression des anneaux inférieurs (13a) et(15a) sur les billes de roulement.En position de repos, pour que les pales ne s'écartent pas à leurs extrémités extérieures, la constructien prévoit une pièce circulaire(16). En mouvement, la force de poussée créée par les pales du niveau inférieur donne lieu à un petit espace entre l'anneau(15a) et la pièce circulaire(l6), Il n'existe donc pas une force de frettement entre eux En mouvement circulaire la force ascensionnelle créée par les pales est transmise aux axes(ioa) et(lob) des turbines, mais aussi à l'ossature métallique de l'aérodynw, comme il est indiqué dans la fig.5. Ainsi une bonne stabilité dynamique est assurée à l'aérodyne en vol, en raison d'une bonne distribution des forces dynamiques D'apres la fig,5, on voit que à l'intérieur du tore 2 existe égal ement une petite construction métallique qui assure la rigidité mécanique nécessaire et qui est soudée aux tiges de fixation du tore 2. Les mêmes points de conjonction entre les tiges(6) et le squelette métallique du tore sert des points de fixation des amortisseurs téléscopiques d'atterrissage (5) qui mentionnent l'aérodyne sur le sol. Les amortisseurs évitent le chbc du premier contact avec le sol.Ce système d'atterrissage peut très bien être remplacé par un autre système par exemple par des flotteurs pour permettre une descente sur l'eau. Les figea et 6b représentent deux coupes par l'axe de l'aérodyne, une coupe verticale,6a et une coupe horizontale,6b Dans les fig.6a et 6b on retrouve la majorité des éléments qui constituent l'aérodyne.Ainsi dans la fig. 6a on retrouve les éléments déjà connus, comme les pales(7) et les deux volants sur lesquels elles sont fixSes(9a) et(9b), les amortisseurs d'atterrissage(5), le groupe moteur(12), les tiges de fixation(6) et le contour de la cabine centrale(1), Dans cette figure on voitle système de fixation du moteur(12) sur l'ossature métallique(19 de l'aérodyne Le moteur fait corps commun avec le squelette métallique(19), qui donne la rigidité mécanique nécessaire. Ainsi sur le même squelette est fixée la plateforme(17) de la cabine. Cette plateforme est circulaire et constitue le plancher de la cabine. ville est soutenue par l'ossature métallique(19) de l'aérodyne, ntayant aucun contact avec les anneaux(13a)et(13b). La cabine proprement dite se trouve dans la partie supérieure de l'aérodyne. Dans cette partie sont installés deux fauteuils(18 le tableau de bord et toutes les commandes. Cette partie est entourée par des vitres ayant ainsi une visibilité maximum dans toutes les directions. Comme support pour la fixation des vitres on utilise la partiesupérieure de l'ossature métallique(19) La partie inférieure de l'aérodyne est protégée par une carcasse(20) qui est soutenue par des tiges(21) soudées sur l'ossature métalli que du tore(2). Cette carcass-e n'est pas absolument nécessaire mais elle permet une bonne protection de la partie inférieure de l'aérodyne et des deux volants(9a) et(9b). A l'intSrieur du tors- (2) se trouvent les poids de réglage de la direction et le réservoir de combustible. Les trois poids de réglage de la direction glissent sur des supports spéciaux(22). La position des poids(3) est commandée de l'intérieur de la cabine par l'intermé- diaire des cibles fins en acier. Donc la commande est du type mécanique, le plus simple possible. Les câbles de commande arrivent à l'intérieur- de la cabine par une des tiges(6); le même système est utilisé pour l'arrivée de l'essence du re'servoir(4) au moteur(12). Le système avec trèis poids de réglage donne à l'aérodyne une très bonne stabilité en vol. La construction de l'aérodyne est étudiée pour réalisér la meilleure stabilité du point de-vue statique, mais la collection de la stabilité statique, ainsi que la stabilité dynamique en vol sont obtenues par le déplacement des poids de réglage(3), Ce système simple donne à l'aérodyflo une très grande stabilité en vol et constitue en mSm temps un système très efficace de réglage de la direction.Ainsi la fig. 7 représente le schéma des forces pour deux positions des poids de réglage(3) Fig.7a représente le cas particulier ou l'aérodyne monte ou descend parfaitement vertical Les deux poids Plet P2 sont aproximativement deux fois plus lourds que le poids P3, pour pouvoir compenser le poids du réservoir de combustible(4) quand celul-ci est plein Dans la figeai & droite est répresenté le schéma des forces ddes aux poids P1 P2 P3 t au réservoir de combustible quand celui-ci est plein. La force résultante a comme point d'application le centre de gravitation de L'aérodyne, qui correspond en même temps avec le point dtappui dos axes(loa) et(10b) des deux turbines.Dans la fig.7b est représentée la position des poids pour un vol horizontal en avant. La résultante des forces n'a pas comme point d'application le centre de gravitation de l'-aérodyne1 mais un point plus avancé, ce qui fait que l'aérodyn n'a plus une position horizontale, mais inclinée. Cette position incliné donne à l'aérodyne la possibilité d'avancer horizontalement. Fonction de la position des trois poids(3), l'aérodyne peut avoir une inclinaison dans toutes les directions sans aucune préférence. Elle peut voler donc dans toutes les directions avec la mEme facilité, ce qui constitue un avantage.En plus pour changer de direction elle n'a pas besoin d'une trajectoire comme par exemple les avions et meme les hélicoptères. En plus de ce qui a été déjà annoncéjusqu'à présent, la combinaison du mouvement de rotation de l'aérodyne par rapport à son axe vertical avec l'inclinaison du plan horizontal dans toutes les directions offrent toutes les possibilités de contrôle de la direction du vol. Ce système a 1'davantage d'8tre un système simple et très efficace. A cause de sa simplicité et donc son codt assez réduit l'aérodyne peut constituer un moyen de transport aérien à l'usage du grand public, mais aussi bien elle peut avoir d'autres applications Suivant sa grandeur et la puissance du moteur, la présente aérodyne peut remplacer l'hélicoptère dans des nombreux domaines Sa simplicité, sa robustesse lui confèrent la possibilité de rendre les mimes services. REVENDICATIONS 1. Appareil volant caractrisé par une cabine centrale, ayant la partie supérieure transparente, entourée, dans le plan horizontal des pales qui tournent en sens contraire, sur deux niveaux. Les pales sont fixées aux deux extrémités par des anneaux qui tournent,eux aussi, en même sens que les pales. Toujour3dans le plan horizontal, à l'extérieur, l'appareil est entouré par un tore, qui contient les poids de réglage de la position et de la direction de l'appareil, et le réservoir de combustible. 2. Appareil selon la révendication 1 caractérisb par le fait qu'il possède une ossature métallique en alliage léger qui lui confère une grande rigidité mécanique et une bonne stabilité en vol. 3. Appareil selon la révendicotion 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un moteur à essence et un convertisseur hydrodynamique de couple avec le système de contrôle correspondant. 4. Appareil selon la révendication 1 caractérisé par le fait qutil a deux volants qui tournent en sens contraire et sur lesquels sont fixées les pales. Les pales en leur mouvement de rotation créent la force d'ascension et la poussée nécessaire en vol horizontal 5. Appareil selon la révendication t comportant un tore extérieur. 6. Tore selon la rdvendication 5 qui contient les poids de réglage de la position de l'appareil, avec leurs guides, le réservoir de combustible et une ossature métallique rigidement liée avec celle de la cabine centrale. 7. Tore selon la révendication 5 qui supporte les anneaux extérieurs de fixation des pales. 8. Appareil selon la révendication 1 comportant trois poids de réglage de la position de l'appareil, commandés de l'intérieur de la cabine centrale, mécaniquement par des cibles souples en acier. 9. Appareil selon la révendication 1 caracterisé par le fait qu'il a les possibilitds d'orientation de la cabine centrale et de réglage de la position horizontale de l'appareil, totalement indépendantes une de l'autre