Brevet FR2316121A1 — publié le 19770128

La pressente invention concerne les hélicoptères ou aéro nefs analogues colportant au moins un rotor qui peut dtre mis en rotation par des moyens moteurs. Il est connu que les aéronefs de ce type, tels que les hélicoptères ou autres, présentent le dangereux inconvénient dtimmé- diatement tomber a la verticale vers le sol dans le cas où le rotor s'arrête pendant le vol, par exemple en raison d'un manque de com b-tible ou à la suite d'un endommagement mécanique, ceci étant dû ;tatt qu'un tel aéronef est incapable d'effectuer un vol plané. Quelle gue soit ta raison, dans certains cas insignifiante, qui provoque un tel arrêt indésirable du rotor, celui-ci entrainera toujours des accidents sérieux avec des pertes notables en vies humaines et en matérieî ; un atterrissage de secours, comme avec un Wsion qui comporte des ailes, n'est pas possible dans le cas dthé- licoptères étant donne que la chute libre suit immédiatement 1'ar- * es rotors. C'est pourquoi l'invention a pour but d'éviter cet inconvénient des hélicoptères ou aéronefs analogues et de permettre à cel aéronefs de voler 'pendant une période de temps donnée après la panne du rotor entrainé par le moteur, cette période de temps étant suffisante pour permettre à l'appareil d'atterrir sans destruction et sans lettre en danger les passagers. A cet effet, l'invention a pour objet un hélicoptère, comportant au moins un rotor qui peut être mis en rotation par des moyens moteurs, caractérisé en ce qu'il comprend un entrainement de secours qui est destiné à entrainer en rotation ce rotor et qui peut être alimenté, et en cas de besoin mis en marche, à l'aide d'un gaz comprimé, par exemple d'air comprimé, emmagasiné à l'étant gazeux, liquide v solide. Une réserve déterminée de gaz comprimé, par exeaple d'air comprimé, emmagasiné, qui est portée par l'aéronef ou est créée ou reformée pendant le vol, suffit pour maintenir la rotation ou re démarrer la rotation du rotor après un arrêt de l'entraînement de celui-ci, jusqu'à ce que le pilote exécute un atterrissage, l'hélicoptère ne volant de toute marnière habituellement qu'à relativement faible altitude. I1 existe, dans le cadre de l'invention, divers moyens pour entrainer le rotor avec un gaz comprimé, par exemple de l'air comprimé, emmagasiné. C'est ainsi que, de préférence, l'entrainement de secours comprend des buses ou moyens de sortie analogues pour le gaz ou l'air comprimé, qui sont reliées par des tuyauteries d'alimentation à un réservoir de gaz ou d'air comprimé et qui sont orien tées vers les pales du rotor ou sont réglables de manière que le gaz ou l'air comprimé qui en sort puisse mettre en rotation ce rotor. Ces buses doivent évidemment être disposées prés du rotor de maniera à non seulement fournir la puissance d'entrainement optimale, mais encore d ne pas mettre en danger, par leurs forces de réaction, la stabilité de l'aéronef, en contribuant au contraire à l'améliorer. De manière avantageuse, la structure de support ou le carénage de l'hélicoptère peut entre réalisé sous forme d'un ensemble tubulaire comportant les tuyauteries d'alimentation ou peut entre réalisé lui-même sous forme d'un réservoir de gaz ou d'air comme primé, ce qui constitue une économie dé matériel pour l'appareillage d'entrainement de secours et réduit notablement son poids. La réserve de gaz ou d'air comprimé nécessaire pour l'en- traînement de secours ou la grandeur de la pression de la quantité de gaz emmagasinée doivent évidemment présenter une valeur minimale donnée, mais ne doivent pas dépasser un maximum qui est défini par la structure du réservoir de stockage. La réserve de gaz comprimé et la pression de celle-ci doivent par conséquent entre maintenues constantes dans une limite optimale donnée. Si la quantité de gaz comprimé requise n'est pas dé & transportée par l'aéronef sous forme de réserve de secours, il est conseillé de relier le réservoir de gaz comprimé, à la manitre d'une chambre à vent, par l'intermédiaire de tuyauteries d' alimentation, à une pompe qui peut être accouplée à l'entraînement par moteur du rotor, de manière à ce que le réservoir soit. chargé sous une pression préfixée qui est constamment maintenue et est suffisante pour l'entraînement de secours du rotor pendant une période de temps convenable permettant un atterrissage de secours.A cet effet, on peut avantageusement limiter la valeur de la pression à l'aide d'une vanne de régulation qui fonctionne automatiquement et qui controle la sortie de la pompe ou une soupape de sureté. Afin de ne pas perdre de temps en cas de panne de l'entrainement par moteur du rotor et de s'assurer d'un fonctionnement indépendant de la capacité de réaction du pilote dans un tel cas d'urgence, il est possible, toujours selon l'invention, de prévoir un émetteur d'impulsions destiné . mettre en marche l'entraînement de ecours, qui est adapté pour délivrer automatiquement et immé diatement une impulsion de mise en marche de cet entrainement lors de tout arrêt involontaire de l'entraînement par moteur du rotor et qui, si nécessaire, fournit également une impulsion de débray ega de cet entrainement par rapport au rotor. I1 existe bien entendu d'autres possibilités, dans le carre de l'invention, pour utiliser une source existante de gaz ou d'air comprimé pour entrainer le rotor dans un cas d'urgence. Il n'est pas obligatoiB d'obtenir cet entrainement de secours en soufflant sur les pales du rotor elles-même au moyen de bues ou d'organes analogues, mais il est également possible de prévoir un rotor auxiliaire, une turbine à gaz ou à air comprimé ou Un roue a aubes analogue capable de convertir un écoulement de gaz en mouvement de rotation, ce dispositif étant alors mis en rotation lorsque nécessaire (dans un cas d'urgence) au moyen de la quantité de gaz comprimé emiegasinée, et pouvant être accouplé à l'arbre du rotor par l'intermédiaire d'une transmission ou simple ie;t par une disposition coaxiale. Il est-possible, toujours dans le cadre de l'invention, qu'une telle turbine d gaz ou â air comprimé soit aecouplée en per manence d l'arbre du rotor, soit par disposition coaxiale, soit par l'intermédiaire d'une transmission, de manière à tourner folle également en fonctionnement normal, tout en étant alimentée auto matiquement ou par une commande manuelle en gaz ou en air comprimé en cas de danger dû à une panne de l'entrainement parmoteur. Les hélicopteres sont habituellement équipés de deux ro tore pour des raisons de stabilisation, ces deux rotors étant tous ~deux de la même diiension ou étant au contraire constitués d'un rotor principal plua grand et d'un rotor en étoile plus petit. Egalemen; selon l'invention, au moins un rotor peut être nnini d'un entrainement de secours, mais si cela est insuffisant pour faire atterrir l'hélicoptère en sécurité en cas d'urgence, il est aussi possible d'associer aux deux rotors un entrainement de secours commun ou bien deux entrainements de secours distincts, Ceci s'applique également à des hélicoptères à plus de deux rotors. En plus de l'air, et toujours dans le cadre de l'inven tion, on peut utiliser comme gaz comprimé n'importe quel gaz dont les propriétés le rendent apte au résultat recherché et qui peut être emmagasiné à l'état gazeux, liquide ou solide. La description qui va suivre, à titre d'exemples non li mitatifs et en regard des dessins annexés, a uniquement pour but de bien faire comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. Les figures 1 et 2 illustrent un exemple dans lequel l'air comprimé qui sert l I'entrainement de secours du rotor de l'hilicoptère est dirigé directement sur le plan des pales de ce rotor, la figure 1 étant une vue en plan prise suivant la ligne I-I de la figure 2 et celle-ci une vue latérale en élévation prise suivant la ligne II-II de la figure 1. Les figures 3 et 4 illustrent un exemple dans lequel 1' entrainement de secours comprend une roue à aubes, une turbine ou un organe analogue qui peut être actionné par l'air comprimé et eet accouplé à l'arbre du rotor, la figure 3 étant une vue en plan prise suivant la ligne III-III de la figure 4 et celle-ci une élévation latérale prise suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, ltentraine- ment du rotor, qui comporte des pales 1, provient d'un moteur 4 par l'intermédiaire d'un arbre principal 2 monté rotatif dans des paliers 2' et d'un embrayage 3. L'entrainement de secours comprend dans cet exemple un réservoir 5 d'air comprimé et une ou plusieurs tuyauteries 6 d'air comprimé conduisant à des buses de sortie 7 qui s'ouvrent prés du plan des pales de rotor 1 et sont dirigées de manière qu'un flux émergeant d'air comprimé heurte totalement à chaque instant au moins l'une de ces pales 1 et mette celle-ci en rotation.A cet effet, il est avantageusement prévu plusieurs de ces buses de sortie 7 disposées avec un certain écart angulaire les unes des autres qui est plus petit que celui séparant les pales 1 du rotor, par exemple trois buses par tiers de cercle du rotor, de sorte qu'au moins l'une des pales 1 présente un écartement relativement faible par rapport à l'une des buses7etque l'air comprimé qui sort de celle-ci souffle sur cette pale avec une énergie cinétique convenable. De toute manière, l'envoi d'air à ces buses 7 peut être commandé de sorte que ce soit toujours la seule buse qui est située le plus près d'une pale du rotor qui soit alimentée en air, ce qui entraine une économie d'air comprimé.Ainsi qu'il a déjà été indiqué, il est suffisant de prévoir de telles buses 7 sur une zone partielle seulement de la circonférence du rotor et de ne permettre a' l'air de frapper que l'une des pales du rotor seulement, mais on peut également disposer ces buses de manière régulière sur toute la circonference du rotor. Le réservoir d'air comprimé 5 peut contenir une réserve d'air comprimé sous une pression élevée et ne pas être remplissable a nouveau, ou bien peut également être réalisé sous forme d'une chambre de pression dans laquelle la pression intérieure est constamment maintenue à une valeur maximale préfixée grâce à un ccmpresseur 8, si bien que de l'air comprimé est toujours disponible en cas d'urgence pour entrainer le rotor. Cette variante a été représentée en trait mixte sur la figure 2, avec une tuyauterie d' alirentation 9 entre le compresseur 8 et le réservoir 5.On peut associer å une vanne de sortie 10 de ce réservoir un interrupteur comiandé par la pression et qui met à l'arrêt le compresseur 8 dés qu'une pression suffisante règne à l'intérieur du réservoir, en le mettant par contre en marche dds que la pression chute au dessous d'une valeur préfixée, ceci par l'intermédiaire d'une tuyauterie de commande 10'. Dans l'exemple illustré par les figures 3 et 4, les partics identiques à celles de l'exemple décrit ci-dessus portent les mêmes références. L'arbre principal 2 du rotor est ici accouplé à une roue à aubes 12 montée tourillonnante à l'intérieur d'un boî- tier 11 et sur laquelle l'air comprimé provenant du réservoir 5, au moyen d'une tuyauterie d'alimentation 6', peut agir en cas d'urgence pour mettre en rotation l'arbre 2 et avec lui le rotor. Dans les deux variantes de réalisation, l'embrayage 3 de l'arbre principal peut être débrayé~,~-de-préférence automatiquement, par rapport au moteur d'entrainement 4 Si celui-~ei-s'arrete soudainement, par exemple à la suite d'un endommagement de ce moteur ou de la transmission, d'une panne de combustible ou d'un phénomène analogue.Ce débrayage de l'embrayage 3 devrait être combiné, si possible d'une manière synchrone, avec la mise en service de l'entrainement de secours, étant entendu qu'il suffit d'ouvrir la soupape de sortie 10 du réservoir d'air comprimé 5 pour mettre en service cet entrainement. I1 est ainsi possible de démarrer I'entraine- ment de secours directement et très rapidement quels que soient la vitesse de réaction, les conditions physiques et le degré de compétence de vol du pilote, de sorte qu'il n'apparait pratiquement aucune interruption discernable dans la rotation du rotor. On peut en outre automatiser cette mise en service de l'entrainement de secours dans une mesure telle qu'une contribution du pilote n'est absolument pas nécessaire en cas d'arrêt du moteur. La réserve d'air comprimé isoniblu dot permettre de maintenir le rotor en marche jusqu'a soit que se produise une mise en drapeau du rotor, soit que le pilote puisse provoquer une telle action par une opération de navigation quelconque et puisse effectuer un atterrissage d'urgence. Ainsi, l'entraînement de secours de l'invention est essen tellement prévu pour couvrir cette période de temps relativement courte qui existe entre une panne du moteur d'entrainement et 1' apparition du fonctionnement en drapeau du rotor. Une telle période peut être brève, mais est très dangereuse et appartient à la zone dite de danger de l'hélicoptère en vol. Pour un hélicoptère claesique, un intervalle de temps déterminé est nécessaire pour amener cet hélicoptère à fonctionner en drapeau en cas de panne de la source d'énergie. I1 en résulte qu'il existe des plages d'altitude et de vitesse dans lesquelles un atterrissage en vol plané est impossible avec un hélicoptère classique étant donné que celuici heurte le sol beaucoup trop rapidement et que cette zone de danger devrait normalement être évitée par le pilote pour des raisons de r6curité. Grâce à l'invention, il est possible de maintenir 1' aéronef en l'air au delà de cette période sans mettre en danger le pilote et sans exigence particulière concernant sa vitesse de réaction et sa compétence de pilotage, et ceci jusqu'a ce que l'aéronef puisse atterrir grâce au fonctionnement en drapeau. REVENDICATIONS 1 - Hélicoptre ou aéronef analogue, du type comportant au moins un rotor qui peut être mis en rotation par des moyens mo tenure, caractérisé en ce qu'il comprend un entrainement de secours qui est destiné à entrainer en rotation ce rotor et qui peut être alimenté, et en cas de besoin mis en marche, à l'aide d'un gaz comprimé, par exemple d'air comprimé, emmagasiné à l'état gazeux, liquide ou solide. 2 - Hélicoptère suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'entraînement de secours comprend des buses ou sorties anilogueb pour le gaz comprimé, qui sont reliées par des tuyauterie. d'alimentation à un réservoir de. gaz comprimé et qui peuvent être orientes ou réglées par rapport aux pales du rotor de manière que le gaz comprimé qui en sort puisse mettre en rotation ce rotor. 3 - Hélicoptère suivant la revendication 2, caractérisé en Ce que la structure de support ou le carénage de l'hélicoptère pent être réalisé sous forme d'un ensemble tubulaire comportant les tuyauteries d'alimentation ou réalisé lui-même sous forme d'un ré servir de gaz comprimé. 4 - Hélicoptère suivant l'une quelconque des revendicatison 2 et 3, caractérisé en ce que le réservoir de gaz comprimé est relié par des tuyauteries d'alimentation à une pompe qui peut être accouplée au moteur d'entrainement du rotor et en ce que ce réservoir peut être chargé par cette pompe à un niveau de pression préfixé et maintenu constant, qui est limité par un régulateur agencé pour controler la sortie de la pompe ou une soupape d'échap ment, ce niveau de pression étant suffisant pour permettre l'en- traitement de secours pendant une période de temps convenable. 5 - HéliRoptère suivant l'une quelconque des revendicationa 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un émetteur d'impulsions destiné à mettre en marche l'entraînement de secours et agencé pour fournir automatiquement une impulsion de mise en marche de cet entrainement ou de débrayage de l'entraînement par moteur du rotor pour tout arrêt involontaire de cet entrainement. 6 - Héllcoptdre suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est- prévu un moteur auxiliaire, tel qu'une turbine à air comprimé ou machine analogue, qui peut être mis en rotation, lorsque nécessaire, au moyen de la quantité emmagasinée d'air comprimé et peut autre accouplé 8 l'arbre du rotor en cas d'urgence, par. l.'intermédiaire d'une transmission cu par une dispositicn co axiale. 7 - Hélicoptère suivant la revendication 1, caractérisé en oe qu'une turbine à gaz comprimé, par exemple à air comprimé, est accouplée en permanence à l'arbre du rotor, soit par une disposition coaxiale, soit par une transmission, cette turbine tour nant a vide en fonctionnement normal et étant alimentée en gaz ou air comprimé soit automatiquement, soit par commande manuelle, en cas de danger résultant d'une panne de l'entrainement par moteur.