Brevet FR2328609A1 — publié le 19770520

Les hélicoptères ont jusqutici été équipés densembles. coaxiaux de rotors ou d'hélices tournant en sens inverse et dans certains cas ces ensembles ont été de diamètres différents. On a également prévu des hélices anti-rotation sur des avions à hélices classiques et lton a proposé pour des hélicoptères des ensembles de commande de direction avec lesquels le plan de basculement du rotor pouvait être orienté dans tous les sens par rapport à la verticale. On peut trouver des exemples de ces techniques antérieures dans les brevets américains I 381 939, 1 879 142, 2 037 745, 2 041 789, 2 185 545. et 3 554 467. Toutefois si l'hélicoptère suivant la présente invention utilise bien des ensembles rotoriques co-axiaux supérieur et inférieur tournant en sens inverse, il comporte une hélice supérieure. classique du type avion, de faible diamètre, tournant à grande vitesse, ainsi qutun rotor inférieur à pales à pas réglable, tournant à une vitesse moindre et entraîné à cet effet à travers un réducteur de vitesse à partir de lthelice supérieure précitée. En outre il est établi de manière que le plan de rotation du rotor inférieur puisse être incliné de façon variable, substantiellement dans tous les sens, par rapport à celui de l'hélice supérieure à petit diamètre et à grande vitesse.De plus il y est prévu une commande réglable grace à laquelle un organe unique, actionnable à la main, peut s1utiliser pour faire basculer de façon variable le plan de rotation des pales du rotor inférieur tout en modifiant simultanément leur pas. Lt invention vise - à permettre d'établir un hélicoptère dont la poussée ascensionnelle résulte en majeure partie dtune hélice supérieure, type avion, disposée horizontalement et tournant à grande vitesse,. le complément de cette poussée et la stabilité directionnelle étant obtenus à partir dtun rotor à pales de grand diamètre dispo sé au-dessous de ithelice précitée et qui tourne en sens inverse à vitesse plus faible - à réaliser la construction d'un hélicoptère conformé- ment à ce qui précède en y prévoyant des moyens qui permettent de faire basculer de façon variable le plan de rotation des pales du rotor à grand diamètre par rapport à celui dans lequel tourne l'hélice supérieure à grande vitesse - à établir une liaison motrice entre lth.élice supérieu- re de type avion tournant à grande vitesse et le rotor inférieur à pales de plus grand diamètre, de manière que ce dernier soit entrat- né à vitesse plus lente à partir de la première à travers un ensemble réducteur de vitesse ; - à établir la liaison motrice précitée en lui faisant comporter un dispositif limiteur de couple et un accouplement unidirectionnel, gr ce auxquels une resistance excessive à la rotation du rotor inférieur à grand diamètre-provoque l1interruption de la liaison entre ce rotor et 11hélice supérieure, tandis que le blocage du moteur qui entrasse cette dernière ne peut provoquer ltarrtt de la rotation du rotor inférieur en permettant ainsi une descente contrôlée de l'hélicoptère grâce à la rotation libre de ce rotor dans le cas précité - à réaliser une commande unique gracie à laquelle on puisse régler l'inclinaison du plan de rotation des pales du rotor, tandis que le réglage du pas des pales de celui-ci peut s'effectuer de façon indépendante ou simultanée - et enfin, point qu'l convient de mentionner ici, à permettre de réaliser un hélicoptère dont la construction soit conforme aux fabrications classiques, qui présente une grande simplicité et facile à commander, de manière à obtenir un engin qui soit économiquement réalisable, qui dure longtemps et qui se trouve relativement à -l1abri de toute défaillance pendant son fonctionnement. Le dessin annexé, donné à titre exemple, permettra de mieux comprendre lti.nvention, les caractéristiques qutelle présente et les avantages quelle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en plan schématique d'un hélicoptère établi suivant la présente invention. Fig. 2 est la vue de coté de l'ensemble illustré en fig. 1. Fig. 3 est une coupe verticale partielle à grande échelle suivant un plan passant par l'axe de rotation de Itélice supérieure et du rotor inférieur à pales. Fig. 4 est une coupe horizontal;e correspondant substantiellement au plan 4-4 de fig. 3. Fig. 5 est une coupe horizontale à grande échelle suivant la ligne de coupe 5-5 de fig. 3. Fig. 6 est une-coupe horizontale correspondant au plan 6-6 de fig. 3. Fig. 7 est une vue en perspective éclatée de certaines parties du mécanisme dentraSnement de lthélice supérieure et du rotor inférieur. Sig. 8 et 9 sont des vues de ctté partielles illustrant la façon dont on peut incliner de manière variable le plan dans lequel tournent les pales du rot or inférieur. Si l'on se réfère plus spécifiquement au dessin la référence 10 y désIgne de façon générale l'hélicoptère suivant la présente invention. Cet appareil comprend un fuselage référencé 12, construit de toute manière appropriée. Le fuselage 12 est équipé d'un train d'atterrissage convenable 14 et d'un dispositif vertical de queue 16 comportant un organe de direction mobile établi sous la forme d'un gouvernail 18. Toute commande appropriée non représentée, peut entre prévue pour actionner ce dernier. La partie supérieure du fuselage 12 comprend un support convexe 20 (fig. 3) formant butée. Ce support est établi en una matière rigide, mais élastique, et il est prévu de manière à réaliser un ensemble central annulaire 22 dans lequel est monté à rotation un plateau 24. Sur la face inférieure de cet ensemble 22 est encore montée de toute manière appropriée une bague annulaire rigide 26, solidaire de l'extrémité supérieure 28 d'un levier de commande 30 orienté en direction du bas. L'extrémité inférieure ou poignée de ce levier 30 dépasse à travers des ouvertures 32 et 34 prévues dans le fuselage 12. Le fuselage est constitué dans le haut par deux parois inférieure et supérieure 36 et ~3$ dans lesquelles sont découpées les ouvertures 32 et 34 précitées. A la paroi inférieure 38 est fixée l'extré- mité d'un manchon-support principal 40, cette extrémité entourant une ouverture verticale 42 prévue dans ladite paroi 38 immédiatement en arrière de l'ouverture 34. La fixation du manchon 40 à la paroi inférieure 36 s'effectue de toute manière appropriée, par exemple par le moyen d'une soudure 44. Le manchon 40 s'étend en direction du haut à travers une ouverture 46 découpée dans la paroi supérieure 36 dont il est rendu solidaire de toute façon convenable, par exemple par une soudure 48. Le manchon 40 précité traverse le platean 24, prévu annulaire à cet effet, et il porte à son extrémité supérieure une roue d'engrenage 50 calée sur lui. Un palier de rotation et de butée 52 est monté sur ledit manchon 40 au-dessous de l'engrenage 50 ; sur ce palier est disposé un carter horizontal 54 comprenant deux parois circulaires inférieure et supérieure 56 et 58 reliées entre elles par une paroi périphérique cylindrique 60. Ce carter renferme trois satellites 62 montés à rotation entre les deux parois 56 et 58 par le moyen de paliers supérieur et in férieur 64 et 66, ces- satellites étant en prise avec ltengrenage fixe 50. Les extrémités supérieures des satellites 62 comportent des roues dtengrenage 68 à plus grand diamètre, tandis que par ailleurs un arbre 70 entraîné par un dispositif moteur (non représenté) prévu dans le fuselage 12, dépasse en direction du haut à travers 11ouverture 42 et le manchon 40. L'arbre 70 est porté à rotation dans l'extrémité inférieure du manchon par le moyen d'un palier 72, tandis que son extrémité supérieure est montée dans un second palier intérieur 7 fixé à l'extrémité supérieure du manchon 40 précité. Sur l'extrémité supérieure de l'arbre 70 est monté un pignon 76 avec lequel viennent en prise les engrenages 68 des satellites. D'autre part l'arbre 70 se prolonge au-dessus du pignon précité pour porter une hélice classique 78-de petit diamètre, du type prévu sur les avions. Un manchon extérieur ou moyeu 80 est monté à rotation sur le manchon-support 40 par l'intermédiaire du palier 52 sus-décrit et d'un second 82 Sur l'extrémité supérieure de ce manchon 80 est fixé un disque 84,. ce disque étant pris en sandwich entre'deux disques d'embrayage supérieur et inférieur 86 et 88 assemblés l'un avec-l'autre par le moyen de boulons périphériques 90 -équipés d'é- crous 92 et de rondelles élastiques 94. Les disques 86 et 88;;sont découpés de deux entailles 96 (fig. 7) formant dents de rochet diamétralement opposées l'une à ltautre, tandis qutun levier-cliquet 98 -est monté à oscillation en son milieu sous la face inférieure du carter 54 par le moyen d'un pivot 100 solidaire de la paroi 58 dudit carter. Le cliquet 98 comporte une première extrémité 102 qui peut venir stengager avec l'une ou l'autre des deux paires d'entailles 96 disposées en vis-à-vis sur les- deux disques, tandis que son extrémité opposée 104 forme masselotte de charge.Lorsque le carter 54 est entraSné en rotation rapide, la force centrifuge qui agit sur la partie ou masselotte 104 assure que ltautre extrémité 102 du cliquet s'engage dans l'une-des paires dtentailles 96 en réalisant ainsi une liaison d'entraînement entre le carter 54'et le manchon 80. Dans la partie moyenne supérieure du manchon extérieur ou moyeu 80 sont fixés deux colliers 106 et 108 -verticalement écartés ltun de ltautre et entre lesquels stengagent les bords intérieurs de deux diaphragmes annulaires élastiques 110 et 112, la fixation étant réalisée par le moyen de boulons périphé'riques 114 qui traversent les colliers et les diaphragmes.Les bords extérieurs des diaphragmes 110 et 112 sont fixés au bord intérieur de deux disques rigides 115 et 116, de forme annulaire, la fixation étant ici réalisée par le moyen dtorganes appropriés 118. Les disques 115 et 116 supportent en deux points diamétralement opposés Itun à l'autre des bouts arbre 120 montés entre eux par le moyen dtorganes de fixation 122. Chacun de ces bouts d'arbre 120 porte à oscillation l'extrémité intérieure de lJune des pales 124 de l'ensemble rotorique désigné par la référence générale 126. La partie moyenne inférieure du manchon 80 porte un second couple de colliers annulaires 128 et 130, écartés verticalement l'ion de l'autre et entre lesquels est fixé le bord intérieur d'un disque annulaire souple 132, la fixation étant assurée par des organes appropriés 134. Le bord extérieur du disque 132 est à son tour fixé au bord intérieur d'un disque 136 de plus grand diamètre par le moyen d'organes 138. Des bras appropriés 138a, divergeant vers le haut et vers l'extérieur, sont montés entre d'une part le bord in térieur du disque 136, d7autre part le-plateau 24 situé au-dessous de celui-ci et qui est solidaire par la bague 26 de ltextrémité dtamarrage 28 du levier de commande 30.Par ailleurs en deux points diamétralement opposés de ce disque 136 sont articulées les extrémités inférieures de biellettes de liaison 140 divergeant vers le haut et vers l'extérieur. Les extrémités supérieures de ces biellettes sont articulées d'autre part à l'un des bords des extrémités des pales 124, de manière que le déplacement du disque 136 en direction du haut ou du bas provoque la variation du pas de ces dernières. On comprend par la description qui précède que le levier ou cliquet 98 accouple le carter 54 aux disques dtembrayage 86 et 88 de manière à faire tourner le manchon 80 à la mime vitesse que le carter précité. Par conséquent ensemble ou rotor 12-6 tourne egalement à la mXeme vitesse que ce carter.Par ailleurs le carter 54 en question est entraSné en rotation par le train d'engrenages cons titué par le pignon 76, les engrenages 68 des satellites 62, l'engre- nage 50 et les satellites 62 eux-mmes, cette rotation steffectuant en sens inverse par rapport à l'arbre moteur 70 et à-lthélice d'avion 78. Le train d'engrenages constitue ensemble réducteur entraSnant le carter 54 à une vitesse angulaire approximativement égale au dixiè me de celle de arbre moteur 70.Toutefois il y a lieu de noter que le rapport du train précité est déterminé par le pas et le diamétre de lhélice classique d'avion 78 par rapport à celui du rotor 126, de manière que ces deux organes 78 et 126 tournant en sens inverse exigent substantiellement le même couple à la vitesse de fonctionnement normal, ce qui élimine tout couple résiduel appliqué au fuselage 12 et qui tendrait à le faire tourner dans ltun ou 11 autre sens autour de l'axe de 11 arbre moteur 70.Pendant le vol en ligne droite le gouvernail 18 peut être utilisé pour orienter l'hélicoptère 10:. On comprend d'autre part en considérant fig. 8 et 9, que le déplacement vers l'arrière de la poignée inférieure du levier de commande-30 agit sur le plan dans lequel tournent les pales 124 du rotor 126 pour le faire basculer vers l'avant et vers le bas en vue dtun vol en avant, tandis que lorsque cette poignée est abaissée, le plan précité bascule vers l'arrière et vers le bas pour le vol en marche arrière. Bien entendu cette extrémité inférieure du levier 30 peut être déplacée suivant toutes les directions horizontales de fagon à incliner ou basculer de manière variable et dans tous les sens le plan de rotation précité des pales 124 du rotor 126. I1 convient de remarquer qu'au contraire le plan de rotation de lth:élice 78 reste fixe par rapport au fuselage. On comprend en outre que si lton repousse le levier 30 vers le haut ou vers le bas, on provoque la variation du pas des pales 124 du rotor. Du fait qugil est prévu un accouplement à friction dans la liaison dtentraSnement entre le carter 54 et le manchon ou moyeu 80, telle que définie par le levier ou cliquet 98, les disques dtem- brayage 86-88 et le disque intérieur 84 serré entre ceux-ci, s'il vient à apparattre une résistance excessive à la rotation du rotor 126, arbre moteur 70 et l'hélice 78 peuvent continuer à tourner subtantiellement à la même vitesse. En outre si le moteur relié à l'arbre 70 venait à se bloquer, le cliquet 98 -et les disques 86 et 88 agiraient alors à la façon d'un accouplement unidirectionnel grâce auquel le rotor 126 pourrait continuer à tourner en avançant ainsi par rapport à l'arbre 70. Il en résulte qu'en cas au moteur, lthélicoptère 10 peut encore être commandé de manière à réaliser une descente contrôlée par commande du pas des pales 124 au cours de la rotation libre du rotor 126. Il doit ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'i.nvention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d?exécution décrits par tous autres équivalents. - BESnENDICAXIONS 1. Hélicoptère, caractérisé par la combiilEiison ci-après de dispositions dont certaines au moins sont connues, soit à titre isolé, soit dans des combinaisons différentes de celle ci-dessous : - il comprend un dispositif d'hélice à petit diamètre et un dispositif de rotor à pales de grand diamètre disposés le premier au-dessus du second dans le sens vertical, ces deuxt ensembles étant portés à rotation par le fuselage de l'engin ;; - il comporte un arbre moteur relié aux dispositifs précités, l'hélice à petit diamètre étant agencée de manière à tourner autour d'un axe orienté vers le haut, tandis que le dispositif de rotor comprend des pales substantiellement radiales dont les extrémités intérieures sont fixées a un moyeu monté à rotation co-axialement à l'axe de rotation du dispositif d'hélice, ce moyeu renfermant des parties élastiques qui pernettent de faire basculer verticalement les extrémités extérieures des pales ;; - le fuselage supporte un organe de montage propre à tourner autour de l'axe précité et susceptible de basculer dans tous les sens par rapport à un plan normal à cet axe, tandis qu'il est prévu des moyens de liaison convenablement disposés autour dudit axe pour relier l'organe de montage et les pales en des points de ces dernières écartés extérieurement par rapport aux parties élastiques, gracie à quoi le basculement de l'organe de montage fait basculer de façon semblable par rapport au plan de rotation de l'hélice, celui dans lequel tournent les extrémités extérieures des pales disposées extérieurement par rapport aux parties souples précitées. 2. -Hélicoptere suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme d'entratnement comprend un accouplement unidirectionnel permettant la libre rotation du rotor dans le sens de l'avance par rapport à l'arbre et à l'hélice. 3. Hélicoptère suivant l'une quelconque des revendications 1 et caractérisé en ce que le mécanise d'entraînement renferme un embrayage à friction grâce auquel une résistance excessive à la rotation du rotor à pales permet à l'arbre-, et par conséquent à l'hélice, de continuer à tourner en avançant ainsi par rapport au rotor. 4. Hélicoptère suivant la-revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour supporter les extrémités extérieures des pales à partir de parties intermédiaires de cellesci fixées aux parties élastiques précitées en vue de permettre l'oscillation desdites extrémités des pales par rapport à leurs parties intermé diaires autour d 2 axes généralement parallèles aux pales elles-mmes. 5e Hélicoptère suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu1il comprend un unique organe de commande mobile relié aux extrémités des pales pour les régler simultanément dans le sens angulaire autour de leurs axes d1o-scillation. 6. Hélicoptère suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lorgne de commande unique est également relié à organe de montage pour faire basculer ce dernier par rapport à un plan perpendiculaire à lsåxe de rotation, et cela indépendamment du réglage des extrémités extérieures des pales autour de leurs axes dtoscil lation ou en même temps que ce réglage.