Brevet FR2300704A1 — publié le 19760910

l'invention concerne des perfectionnements aux hélicoptères à rotors coaxiaux, et notamment de type convertible. Ce type d'hélicoptère comporte au moins deux rotors contrarotatifs pourvus de pales pour la sustentation et la propulsion, le fuselage présentant un axe parallèle aux axes de rotors et basculant conjolntement avec eux. Suivant une caractéristique de l'invention, ces perfectionnements sont caractérisés en ce que chaque rotor est constitué par un moyeu pourvu de bras disposés radialement, ces bras étant pourvus d'un revêtement à profil de pale d'hélice, mobile en incidence par tourillonnement sur ces bras. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'axe du fuselage est matérialisé par un tube, sur lequel tournent les moyeux des rotors, et qui eonstitue l'ossature de l'hélicoptère, toutes les transmission motrices et toutes les commandes de vol étant extérieures à ce tube, sauf les moyens dtalimentation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la commande l'incidence du revêtement des pales est obtenue par deux plateaux cycliques situés entre les rotors et intéressant chacun un rotor. Suivant une autre caractéristique de l'invention? les deux plateaux cycliques sont montés à rotation l'un - l'extérieur de l'autre, le plateau intérieur étant disposé sur une rotule coaxiale au tube et mobile axla lement. Suivant une autre caractéristique de ltinvention, les rotors contrarotatifs sont entraînés par l'interrediaire d'un différentiel muni d'un variateur de vitesse CQnStituant la gouverne de rotation pour le fuselage. L'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels : - la figure t est une vue latérale schématique d1un hélicoptère conforme à l'invention en position d'atterrissage ou de décollage ; - la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1 - la figure 3 est une vue partiellement coupée et partiellement arrachée du mécanisme assurant la variation du pas cyclique et général la figure 4 représente les moyens assurant la rctatlon- des rotors et la commande de rotation du fuselage par variateur - la figure 5 est une vue schématique de dessous de la figure 4. L@hélicoptère conforme a l'invention se compose d-un fuselage dont l'axe général est représenté en 1 et qui comporte deux rotors 2 et 3, montés à rotation sur des moyeux 4 et entrainés en rotation à partir d'au moins un moteur 5. Cet hélicoptère comporte un habitacle 6, disposé sensiblement dans l'axe du fuselage et au-dessus des rotors, tandis que la partie arrière peut être munie d'un ou de deux empennages fixes 7, servant de support de béquilles, et de deux jambes 8 de train avant repliables vers 17 arrière. La pointe arrière 9 de l'hélicoptère, qui termine le fuselage, peut etre, soit souple comme représenté sur la figure l, soit escamotable, ou encore etre reliée aux jambes 7 et 8 du train. Dans cet hélicoptère, les passagers sont assis sur une- banquette 10 inclinable autour de l'axe 40, tandis que le pilote peut être assis, de préférence sur un siège anatomique il pourvu de dossier à harnais il et pommeau amovible iii, de genouillères, d'appuie-coudes, etc...., lui permettant de faire corps avec son appareil en lui laissant la liberté des bras et des pieds La porte 12 de la cabine est munie dune échelle 13 pouvant s'escamoter ou se replier et pérmettant un accès commode. Les rotors conformes à l'invention comprennent des manchons 14, munis de bras rigides sensiblement cylindriques 15 qui se prolongent jusqu'à l'extrémité des pales, faisant office de longerons à section circulaire. Ces bras sont demontables des manchons par une liaison à griffes, à vis ou à baönnette. La pale proprement dite est constituée simplement d'un revêtement 17 qui ne transmet que de la torsion, et de nervures i8 tourillonnant sur les bras par l'intermédiaire de paliers secs 19. Cette disposition permise par la grande épaisseur des pales l'avantage d'assurer une grande rigidité à la liaison de la pale au moyeu et d'éviter la présence de roulements, d'articulations d'incidence, tout en allégeant la partie mobile en incidence et en diminuant d'autant les efforts centrifuges et les efforts d'inertie encaissés par la butée de pale 20 et par la commande d'incidence. Cette commande d'incidence est plus particulièrement représentée sur la figure 3 dans laquelle on remarque les deux plateaux cycliques 21 et 22, disposés l'un sur l'autre par l'intermédiaire d'un roulement 23. Le plateau cyclique inférieur 22 est entraîné par son rotor au moyen d'un compas ou d'un toc, tel que 24 tandis qu'il est relié au revêtement 17 des bras 15 de ce rotor par ltinter- médiaire d'une tringlerie 22. De même, le plateau cyclique supérieur 21 est entrainé en rotation par le rotor supérieur, par des mécanismes qui seront expliqués ci-après, tandis que ce plateau cyclique est relié au revêtement 17 du rotor supé rieur par la tringlerie 2live Ces plateaux sont commandés en inclinaison par le manche 25, par l'intermédiaire d'une cloche 26. Le plateau supérieur 21, disposé à l'intérieur du plateau inférieur 22, est placé sur une rotule 27, comprenant par exemple des couches lamifiées en métal et en élastomère disposées entre la rotule proprement dite 27 et le plateau intérieur 21. Cette rotule 27 est elle-meme liée à des écrous 28 placés sur des tiges filetées 29 de manière qu'il soit possible de déplacer axialement la rotule 27, et donc les plateaux cycliques 21 et 22, en tournant, dans un sens ou dans l'autre, les tiges filetées 29. Cette rotation des tiges filetées 29 est d'abord synchronisés par deux petites couronnes 30 et 3t qui tournent librement et sont entraSnées entre les bras du rotor supérieur par des pignons 32. Le déplacement axial de la rotule 27 est alors obtenu à partir de la pédale 34 de la commande du pas collectif, qui agit sur un frein 33 par l'intermédiaire d'une tringlerie 331s agissant sélectivement sur l'une ou l'autre des courrones 30 et 31 afin de les freiner et de faire tourner en conséquence les tiges filetées 29, dans un sens ou dans l'autre suivant la couronne qui est freinée. Cette disposition, qui bloque les efforts du-pas collectif sur les rotors eux-mêmes, décharge tout le reste dé la cinématique de commande cyclique, notamment le roulement 38, ce aui, joint à la légèreté des rèvetements de pale et à la faible valeur de la variation cyclique nécessaire au pilotage des rotors rigides, fournit une commande légère et très douce. Cette légèreté permet d'utiliser une simple girouette aérodynamique 35, montée en parallèle ou en série dans la commande de profondeur (manche 25) pour stabiliser les phases de vol où le rotor rigide est habituellement instable. On sait, en effet, qu:'aussi rigide que soit le montage des bras sur les moyeux, la souplesse résiduelle provoque une instabilité statique en assiette de l'appreil, notamment lors du vol en hélicoptère à grande vitesse (rapport National Technical Information Service. U.S. Dept. of Commerce N0 A D 734 338). Par contre, ce montage rigide fait bénéficier l'appareil dVun couple d'amortissement en vitesse angulaire dtassiette particulièrement énergique et favorable. ~'adjonction de la girouette 35, agissant suivant un ou deux axes, permet de conserver cet amortissement en éliminant l'instabilité longitudinale et/ou latérale. Dans la description du montage en parallèle présenté suivant la figure 3, la girouette 35 tend à s'orienter parallèlement à la direction du vent relatif, de sorte qu'un changement d'assiette de l'appareil, par exemple lors d'un cabrage, provoque un effort sur la.girouette 35 qui agit sur la commande dans le sens du piqué. Le guipon 39 du pilote est relié au manche 25 par une partie souple 36 qui permet à la girouette une action indépendante du pilote. Le réglage de la longueur de la bielle 37 peut faire office de trim (annulation, sur le manche de gouverne, des forces de réaction provenant des pales). Ce montage en parallèle additionne ainsi les efforts du pilote et de la girouette. Cependant, un montage en série qui additionne les déplacements est également possible. Sur les figures 4 et 5 on a représenté l'entralner.sent différentiel des rotors à partir des moteurs, tels aJe 5, et le variateur de vitesse qui sert de gouverne de rotatIon du. fuselage. L'organe moteur 41, entraînant en rotation les arbre des rotors 2 et 3, entrafne d'abord, par l'inter- m@diaire dun diapositif d'embr-ayoge et d'une roue libre 42, un petit réducteur épicycloïdal à pignons droits,et provoque la rotation en sens inverse, d'une part, du porte-satellite 53, et, d'autre part, de la couronne 44, ces deux parties étant reliées chacune te-pectivement aux arbres 31 et 21 des rotors, par l'intermédiaire, soit des chaînes 48 et de pignone 45, 47, soit d'engrenages simples En choisissant convenablement les rapports de réduction entre ces divers éléments (il suffit que le rapport relatif des démultiplications des deux chaînes soit inverse des rapports de démultiplication de la couronne 44 et du porte-satellite 53), on obtient l'égalité des couples transmis à chacun des rotors. Cette transmission différentiel- le réalise une liaison proportionnelle entre le régime du moteur et la différence algébrique des régimes des deux rotors ; la somme algébrique reste indéterminée et chaque rotor adapte automatiquement sa vitesse pour équilibrer le couple moteur qui lui est ainsi appliqué et le couple résistant qui lui est opposé pal l'air, sans transmettre aucune réaction au fuselage. @ La Le gouverne de rotation du fuselage est constituçe par un petit variareur lié au réducteur épicycloïdal. Le satellites 46 du réducteur épicycloïdal sont munis de galets légèrement coniques 49, entraînés par les satellites à travers un élément souple en élastomère 50. L'axe de ces @galets est légèrement oblique par rapport à celui du reduc teur, de telle cite que leur face extérieure 51 présente un diamètre constant par rapport à l'axe du réducteur et puisse frotter sur une couronne 52 manoeuvrée axialement par la rotation du guidon 39 du pilote, par l'intermédiaire d'une liaison par exemple à cabie, non reprémentét.Suivent cette position axiale, la somme algébrique des régimes des rotors sera fixée à une valeur l'égèrement positive ou négative au gré du pilote, provoquant le mouvement du fuselage vers la gauche ou vère la droite La grande inertie des rotors et leur grande vitesse de rotation comparées à la faible inertie et à la Iabile vitesse de rotation du fuselage asarera à cette commande de rotation de très grandes qualités d'efficacité, d'amortissement et de linéarité. Perçues par le pilote, les commandes seront ainsi constituées : - aux pieds, de la pédale de pas général 34 d'une commande (non figurée) de gaz, éventuellement munie d'une régulation centrifuge du régime des rotors ; - aux mains, d 'un guidon 39 susceptible de se déplacer . en poussant-tirant pour la profondeur, . en incliant à gauche età droite pour l'inclinaison, . en tournant à gauche et à droite pour 1; rotation. Dans le cas présent, où le fuselage bascule avec l'appareil, ces commandes correspondent dans tous les cas de vol à des actions semblables vues et senties par le pilote, ce qui évite les combinaisons compliquées des appareils convertibles, les notions mêmes de- fonctionnement et de direction sont remplacées automatiquement par celles d'inclinaion et de rotation. Bien entendu, ltinvention ntest pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Perfectionnements aux hélicoptères à rotors coaxiaux, et notamment de type convertible, comportant au moins deux rotors contrarotatifs pourvus de pales pour la sustentation et la propulsion, le fuselage présentant un axe parallèle aux axes des rotors et basculant conjointement avec les rotors, perfectionnements caractérisés en ce que chaque rotor est constitué par un moyeu pourvu de bras disposés radialement, ces bras étant pourvus d'un revêtement à profil de pale d'hélice, mobile en incidence par tourillonnement sur ces brais. 2 + Perfectionnements conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que l'axe du fuselage est matarialisé par un tube sur lequel tournent les moyeux des rotors et qui constitue l'ossature de l'hélicoptère, toutes les transmissions motrices et toutes les commandes de vol étant extérieures à ce tube, sauf les moyens d'alimentation. 30) Perfectionnements conformes à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisés en ce que la commande de l'incidence du revêtement des pales est obtenue par deux plateaux cycliques situés entre les rotors et intéressant chacun un rotor. 40) Perfectionnements conformes à la revendication 3, caractérisés en ce que les deux plateaux cycliques sont montés à rotation l'un à l'extérieur de l'autre, le plateau intérieur étant disposé sur une rotule coaxiale au tube et mobile axialement. 50) Perfectionnements conformes à la revendication 4, caractérisés en ce que, pour la commande cyclique des pales, le plateau cyclique intérieur, articulé sur la rotule, est solidaire d'une cloche reliée au manche de gouverne de l'hélicoptère par un roulement pour la commande simultanée des deux plateaux cyliques. 60) Perfectionnements conformes à la revendication 4, caractérisés en ce que le déplacement axial de la rotule pour la commande du pas collectif eat entrainé à partir du mouvement des rotors. 70) Perfectionnements conformes à la revendication 6, caractérisés en ce que la rotule est soli daire en rotation de l'un des rotors et est supportée par des viss solidaires de galets, ces galets engrenant.inté- rieurement et extérieurement avec des couronnes tournant librement, ces couronnes coopérant sélectivement avec des moyens de freinage. 80) Perfectionnements conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que les rotors contrarotatifs sont entrainés par l'intermédiaire d'un différentiel muni d'un variateur de vitesses constituant la gouverne de rotation pour le fuselage. 90) Perfectionnements conformes à la revendication 5, caractérisés en ce que le manche de commande cyclique agissant sur la cloche est muni d'une girouette stabilisatrice.