Brevet FR2464376A1 — publié le 19810306

A l'origine de cette invention est un principe logique : il est moins motteux en énergie de pulser une masse d'air à tres grande vitesse sur un plan sus -tentateur quelconque, que de pousser ce plan tout entier à la même vitesse dans 1' atmosphère, ainsi que le font tous les appareils volants en usage à ce jour, assu -jettis qu'ils sont au critère de vitesse,,lequel est inconciliable avec l'économie. Or c'est ici avant tout, le moyen de cette économie qui fut recherche et obtenu par la mise b contribution de l'énorme force d'attraction du vide produit et entre -tenu sur la partie sustentatrice de cet aérodyne -qu'il convient dès lors d'appe -ler "aspirodyne" - lui procurant un equåvalent-poussée fort important par rapport à la force motrice mise en oeuvre. D'où un rendement non encore atteint par les ap -pareils à envol vertical connus, à fortiori en propulsion des appareils ailes clas -siques.Si le pressent système exploite les possibilités du vide sur un sustenta moteur, il nta cependant de commun avec le systeme 0hlDA connu , que emploi d'un plan circulaire à terminaison légèrement convexe, mais c'est la une inéluctable co ~incidence, car il s'en différencie absolument en ce qui concerne les moyensFde sa mise en oeuvre, ses structures, et son utilisation mSme :: 10/ce n'est pas ici une soucoupe-volante å évolutions supersoniques par réaction thermodynamique dévoreuse de carburant et destructrice du comburant déversés è torrent sur un immense susten -tateur 20/ içj le flux d'air produit et utilisé n'est pas détruit par combustion, il est donc non pollueur (corollaire de l'économie dans cette recherche). C'est dans sa pureté que le meme volume d'air est constamment réutilisé autour du système ou il agit sn circuit fermé, grâce a un moteur classique de force moyenne actionnant la turbine d'accélération de ce flux, moteur qui ne sera pas plus pollueur que celui d' un gros semi-remorque. 30/ Enfin, dans la majorite des cas de leur emploi, test par deux, par quatre, six ou davantage que ces aspirodynes seront installes à l'ex -tCrieur d'une carlingue, réduisant les envergures à leurs seuls diamètres et répar -tissant leurs charges tout du long du fuselage, chacun étant fixé au bout d'une courte poutre de jonction, tubulaire et tournante(8). Ils sont alors individuelle -ment orientables d'avant en arrière en passant par la verticale par demie rotation de leur poutre.Ainsi, leur basculement commandé permettra une certaine diversité d'effets directionnels, limites toutefois (aux approches de lhorizontele) par la direction de la composante poids poussée. ne vol stationnaire s'obtenant par la mise en opposition du ssns action des paires d'extrêmités; toujours selon l'angle limite de la composante. En ce qui concerne la force motrice nécessaire à leur mise en oeuvre, elle sera individuelle et relativement modeste sous la forme d'un moteur à pistons classique (du commerce, pourrait-on dire) logé dans la carlingue. Par son arbre de tansmission centré dans la poutre(9), chaque moteur entraînera a l'intérieur de l'aspirodyne correspondant, une turbine axiale à plusieurs étages. Ces étages de rotors, de volumes decroissants précédés d'une boitte de multiplication de nombre detours (2), étant calculés pour pulser un volume d'air identique à celui qui précède, mais à vitesse de plus en plus acdélérée. Et celà, jusqu'à la vitesse maximale permise mécaniquement a un rotor ventilateur ; force centrifuge et résis- -tance du matériau déterminant la limite de rotation du dernier étage, celui-ci ne peut fournir la vitesse sonique souhaîtée. Il est alors fait appel au pouvoir acce -lérateur d'un flux d'air par un convergent (3).Sous forme de gaine à évent de sortie circulaire trés étroit (col sonique) (4), ce convergent, par réduction impor -tante de sa section de sortie par rapport à sa section d'entrée : 1/ 5,6eme, four -nit le surcroît de vitesse nécessaire. C'est alors que le flux d'air" laminé en forme de nappe, fusant à vitesse pré-sonique au ras du plan sustentateur (5) qui lui fait suite, soumet l'extrados a l'effet du vide .Paradoxalement même, il stagit d' un double vide parce que produit au dessus du dit extrados b deux niveaux différents connexes et inséparables, selon le processus suivant : 10/ par sa couche limite su prieure cette nappe d'air, que sa grande vitesse rend presque aussi rigide qu'un solide et impénétrable par un flux gazeux de vitesse moindre, provoque le dévoiement total de la masse d'air représentative de la pression atmosphérique par entraînement irrésistible de ses couches moléculaires immédiates et successives jusqu'au delà du bord de fuite.C'est déjà là ltéquivalent du vide. 20/ par sa couche limite infé -rieure et selon le même processus d'entraînement des molécules d'air accrochée8 à l'extrados, cette meme nappe crée la aussi un autre vide. Quoiqu' infinitésimal ce -lui-la (échelle moléculaire) ce n'en est pas moins le vide ou se trouve aspire continûment le plan sustentateur. La condition nécessaire pour l'obtention de tels effets de la part de la nappe d'air est que celle-ci fut parfaitement homogène et rigoureusement dirigée .Le profil du convergent avec la progression courbe de son rétrécissement jusqu'a son écrasement (col sonique), suivi immédiatement d'une zône circuiaireivergente" cette fois pour éviter l'éclatement probable de la veine d' air et au contraire lui fournir I'homogénéité par laminage de la nappe, enfin le dessin de ltextrados lui-même, toute cette partie du système est primordiale et re -quiert une étude particulière .A remarquer ici que le dessin de l'ensemble donné par la Planche etant une coupe verticale diamétrale, il ne peut faire apparaître la zône divergente précitée puisque c'est par étalement horizontal du flux que se produira l'effet "diffuseur" de ralentissement et le laminage. A propos du "dévoio- -ment" de la pression atmosphérique, une question pourrait toutefois se poser : ses couches moléculaires sont elles absorbées par la nappe qui s'en trouverait alors surchargée et transporteuse, ou nty a-t-il entre ces couches et la nappe que "sympa -thie de mouvement", sans contact proprement dit ? Cette seconde présomption est la plus crédible parce que, d'une part la différence de température entre les deux mas -ses de gaz ne permettrait pas a la plus froide une pénétration instentane,dans la plus chaude : différence de niveau d-rns le régime de leur agitation moléculaire; d'autre part, et surtout, perce que cette "sympathie de mouvement" ntest autre que le phénombne"d'induction". De toute façon qu'il y ait absorption ou induction, par rapport au plan sustentateur, le résultat est le même: la pression atmosphérique interceptée de façon radicale par la nappe d'air ne l'atteignant plus, ce plan se trouve délesté de 10.330 Kg. par mètre carré de surface offerte au phénomène.Quand a l'importance de cette surface sur le modèle d'aspirodyne adopté, seule lexperi -mentation permettra de la déterminer assez exactement car il n'est guère possible de coenaitre mathématiquement les moments exacts où doivent naître et disparaître les effets du vide sur ce plan progressivement étalé et légèrement convexe. L'éta -lement ayant comme conséquence l'amincissement de la nappe d'air en mdme temps que son ralentissement. Une tentative de calcul laisserait toutefois entrevoir que ce sont les 4/5 ème de l'extrados qui bénéficieraient d'un vide réel; au pire les 3/4 seulement. Une autre partie importante de l'organisation structurale de ce systè -me est celle de l'aspiration et son cheminement.Cette aspiration produite par le premierétage de la turbine néanmoins l'air d'en haut par une gaine enveloppante (7) dont l'évent d'admission (6) et sa volumétrie progressive sont en fonction de ltendroit où le rabattement de la nappe d'air se produira par mouvement vortex, brisant sa vitesse mais conservant son volume. Au fur et à mesure de la progression de l'air vers le bas, la section de la gaine croîtra diminuant encore la vitesse du flux. La solution idéale étant que la vitesse résiduelle de ce flux soit egale à celle de l'aspiration par le rotor de base.Les imprécisions ci dessus relatives aux moments d'action du vide et au rabattement du flux d'air, font que le dessin lui meme (Pl.I) ne peut être considéré que comme l'illustration d'un principe d'organisation et de fonctionnement du système et non comme un modèle dé -terminé.Mais pour les constructeurs intéresses par ce principe, et afin de justi -fier la promesse d'économie d'énergie incluse dans le titre, il convenait de chif -frer ce dessin pour donner au moins un aperSu des rendements possibles ou approchés Admettant alors comme valables cotes, proportions et valeurs extraites de cet exemple (établi d'ailleurs pour cadrer avec le format du papier imposé pour ce dos -sier et a l'échelle la plus pratique : I/IO ème) on convient içi d'un aspirodyne de 2 mètres de diamètre et de I mètre 30 de hauteur. Le rotor de base de la turbi 3 3 -ne (volume 0 m.O465 et hauteur 0 m.I6) à 200 tours/seconde fournira 9 m.300 soit 12 Kg d'air a 32 mètres/sec. Accéléré ensuite par une boite de multiplication de rapport x 1,5, le rotor intermédiaire (vol.Om . 031 et haut. 0 m.14) founira à 30G t. le même volume mais a 42 m./sec. Accéléré de nouveau selon un même rapport: x 1,5 3 le dernier rotor (vol. O m. 0206 et haut. 0 m.12) avec 450 t/sec. founira toujours le meme poids d'air mais à 54 m./sec. Enfin par la gaine circulaire "convergente" (rapport x 5,6 entre les sections d'entrée et de sortie)la vitesse du flux atteindra 302 m./sec.A cette vitesse devra bien entendu s'ajouter le produit de la dilata 2 -tion de l'air due à son échauffement dans la turbine soit 1!ST = 45O C 2000 Le flux atteignant de ce fait la vitesse sonique mais avec risque diéclatement à sa sortie, celle ci sera prolongée par une zEne circulaire à effet "divergent" mais cette fois dans le sens de le largeur, ses parois haute et basse restant parallèles pour laminer le flux en forme de "nappe" trés homogène. Cette divergence lui faisant perdre une partie de sa vitesse : un peu moins du 1/E ème, c'est à 300 m./sec. que cette lame d'air frayera l'extradcs. Vitesse toutefois suffisante pour y provoquer les effets décrits plus haut.La surface de cet extredos offerte aux effets du vide 2 étant içi de 2 m. 42 volontairement réduite aux 3/4 , on peut estimer que la dépres -sion absolue produira 2.42 x 3 10.330 Kg = 18.750 Kg équivalent poussée. En ce qui concerne la force motrice necessaire et selon E = 1/2 M V2, on obtiendra alors 540 1/2 x 12 Kg x (300) = 540.000 joules, d'où W = 0.736 = 733 CV auxquels il faudra ajouter, afin de compenser les diverses pertes de force : frottements 40 9;, engrena -ges de multiplications 40 %, soit 80 %w ce qui donnera 733 + (7331X0080)== 1320 CV. Finalement le rendement poussée/puissance s'établira à 18750 = 14,2 Kgp /CV 1320 Ainsi de tels aspirodynes conveendraient déjà fort bien sur un grand nombre d'ap- -pareils divers; Soit par paire en installation fixe en avant d'ailes d'avions clas -siques ou nacelles de dirigeables, soit en installation basculante sur les engins aptères à décollage vertical (avenir de toute navigation aérienne), y compris le8 grues volantes. A ce moment là d'ailleurs et pour une raison trés évidente de non fiabilité mécanique absolue, ils devront être repartis par quatre au moins autour d'une carlingue, ce qui les destinera plus spécialement aux gros porteurs.A propos de ceux-ci une remarque s'impose : ils n'auront pas besoin d'empennage de queue par -ce que ce sera toujours en position horizontale de leur carlingue qu'ils monteront, avanceront, reculeront ou descendront, ,puisqu'il suffira d'opérer le basculement d' ensemble des aspirodynes plus ou moins près de leur composante poids/possée, pour obtenir ces diverses actions et les vitesses . Quant à leur direction deux hélices à effets transversaux à l'arrière et contre la carlingue, y pourvoiront au moyen d' un moteur de faible puissance qui leur sera spécialement destiné. Ainsi équipes, ces appareils seront "des omnibus du porte à porte", les véritables aérobus desservant les moindres agglomérations (passagers ou fret) sans terrains spéciaux.Et cela,six ou sept fois plus repidement que la route ou le rail, si l'on tient compte du fait que la vitesse de pénétration dans l'atmosphère de l'appareil n'atteindra sa limite qu'au moment où elle risquera de contrarier la vitesse de la nappe d'air et par sui -te, son principe d'action. Il est alors possible de supputer que la vitesse maxima -le de ces appareils s'établira un peu au dessus de la demie vitesse sonique. Utilisés en solo ou par simple paire, en installation fixe ou basculante, ces as -pirodynes serviront également de propulseurs à de nombreux bateaux de faible ton -nage ou trés légers, tels que petits chalutiers, vedettes rapides de secours, de douane, d'hover-crafts, etc. Installés sur hydroglisseurs garde-côtes, ils en feront des amphibies manoeuvrant sur et au dessus de l'eau, donc imbattables pour leur vi -tesse.Enfin, toujours en solo ou par paire basculante, ils pourront équiper cer -taines automotrices ou des trains suspendus, aussi bien que certains gros camions speciaux de l'arctique, des déserts, des marais (non assujettis aux normes d'encom -brement ou de restriction du bruit) et pour lesquels une traction oblique vers le haut devient extremement avantageuse contre l'enneigement, l'ensablement et l'enlise -ment, avec possibilité d'arrêt ou de recul instantané . Ces derniers mobiles, ter -restres, marins ou amphibies ne seront pas nécessairement organisés comme les appa -reils aériens pour ce qui concerne ltemplacement de leurs moteurs. Certainsd'entre eux, équipés d'un seul aspirodyne, ou d'une paire, pourront avoir leur moteur aligné directement en bout d'arbre de la turbina, mais monté sur un berceau basculant dont le pivot équilibrera le poids de l'ensemble: moteur-aspirodyne. A refroidissement par air et un carburateur "tous-sens", ce moteur sera habillé d'une enveloppe nero -dynamique captant en partie la messe d'air se refermant sous l'aspirodyne. (Pl. II) REVENDICATIONS 1 . Dispositif permettant de provoquer le vide (et non pas simplement une forte dépression) sur le plan sustentataur-propulseur d'un aérodyne circulaire des -tiné à équipsr de nombreux aronefs aptères , pour leur décollage vertical et leur propulsion horizontale, aussi bien qu a opérer la propulsion seule d'appareils à ai -les classiques, comme celle d'engins roulantes ou navigants e Il est caractérisé par le fait que c'est par un moyen strictement mécanique et des plus simplifiés que ce résultat peut être obtenu . un un moteur à pistons classique et de moyenna puissance, 20/ une turbine axiale à plusieurs étages pour l'accélération d'un flux d'air ju8qu'à la plus grande vitesse permise mécaniquement a son dernier rotor, lequel ne peut atteindre sans risqua d'éclatement l'accélération suffisante pour fournir a ce flux la vitesse sonique nécessaire a son action; une une gaina circulaire à effet "convergent" (par différence de rapport entre les sections d'entres et de sortie) dominant la turbine fournira au flux le surcroît de vitesse réclamé;Toutefois la veine d'air ainsi obtenue, fusant a vitesse conique direetemant hors d'un convergent risquent l'éparpillement, la gaî- -ne sera prolongée par une courte zêne circulaire à effet "divergent" cette fois, par étalement horizontal réduisant sensiblement la vitesse du flux mais le laminant entre ses parois parallelas haute et basse, sous le forme d'une "nappe" homogène Cette homogènéitd se traduisant par la création de deux couchas limitas bien nettes;; Par la couche supérieure la masse d'air représentative de le pression atmosphérique sera entraînés irrésistiblement, molécules par molécules (sympathie de mouvement) au delà du bord de fuite, d'ou l'équivalent d'un vide sur le sustentateur ; tandis que par la couche inférieure ce sont les particules d'air accrochées à l'extrados qui seront arrachées et évacuées en même temps au delà du même bord de fuite, d'où un vide direct, infinitesimal mais réel et suffisant .En définitive, ce double vide creé au dessus du plan sustentateur délestera celui-ci de 10.330 Kg par mètre carre de surface d'extrados offerte 4 / une autre gaine, d'aspiration celle la, enveloppant tout le bas du système, s'ouvrira au dessous du bord de fuite du plan sustentateur , un peu plus bas que l'endroit où se produira le rabattement de la nappe d'air par vortex ; En depit de sa turbulence à cet endroit, le flux aura encore une certaine vitesse qui soulagera, dans une certaine mesure, l'aspiration produite par le rotor de base-de la turbine vie la gaine . C'est ainsi en circuit fermé presque parfait que circule- -ra et agira le même volume dans, sans pollution aucune 2 . Dispositif selon 1 .Caractérisé par le fait que l'élément mecanique, (à l'exception du moteur pour le modèle sur poutre extérieure de liaison : Pl. I ) est inclus dans une structure compacte dont le plan sustentateur circulaire forme le couronnement . Il s'ensuit que cette structure tout entière peut être rendue mobile sur sa base, donc passible de basculement commandé d'avant en arrière en passant par la verticale. En même temps que sustentateur ce système est donc propulseur. Et celà dans toutes les directions comprises dans un secteur circulaire d'environ I60 d'arc ce qui rend possible même les rétrogradations.Pour d'autres utilisations, par exem -ple en propulseur seul d'engins terrestres ou marins, (moteur directement accouplé en ligna avec l'aspirodyne : Pl.II) le même basculement aura lieu mais à partir du pivôt d'équilibrage et de commande de la masse d'ensemble (moteur-aspirodyne) issu du berceau de ce moteur. A ce moment l'orientation de l'aspirodyne atteindra à vo -lonté l'horåzontale et son rendement sera alors maximum 3 . Dispositif selon 2 . Caractérisé par le fait que place à ltextérieur d'une carlingue (laquelle contiendra le moteur) et assujetti a' l'extrémité d'une courte poutre porteuse, creuse et mobile à volonté autour de l'arbre de transmission, ( Pl .I ) cet aspirodyne avec trois autres semblables procureront l'envol vertical comme le vol horizontal, oblique et stationnaire à de nombreux aéronefs sans ailees. L'emploi par double paire (au moins) de ces aspirodynes s'expliquant par une raison évidente de non fiabilité mécanique absolue. Pour leur emploi comme propulseurs seuls en avant d'ailes d'avions classiques (leur portance étant en grande partie as -surée en cas de panne de moteur), une seule paire en installation fixe suffira à un gros porteur . Lequel bénéficiera par ailleurs d'un rendement encore plus important que celui obtenu par un appareil sans ailes,. Mais de tels avions ne supprimeront pas les pistes d'envol ainsi que le feront si avantageusement les appareils aptères. 4 . Dispositif selon 1 . Caractérisé par le fait que n'ayant absolument au -cune pièce tournante extérieure et que la circulation du flux d'air entre les évents de sortiee et de rentrée, par ailleurs trés peu éloignés l'un de l'autre, a lieu à vitesse presque sonique, aucun objet étranger ne peut pénétrer j oiseaux, pluie, neige, poussières, etc. D'autre part la température du flux acquise par échauffement dans la turbina, quoique peu importante, palliera dans une certaine mesure au givra -ge de l'extradons de cet aspirodyne