Brevet FR2486491A1 — publié le 19820115

La présente invention se rapporte à un aérodyne à voilure tournante et elle se rapporte plus particuliè- rement à un aérodyne à voilure tournante propulsée par des tuyères d'éjection dans lequel il est prévu des mo- yens pour inverser la poussée des tuyères afin de produi- re une action de freinage sur l'ensemble de rotor. Les accidents au sol sont un problème permanent avec les aérodynes à voilure tournante, tels que les hé- licoptères. Il est regrettable mais vrai qu'une grande proportion des accidents au sol qui se produisent au cours des manoeuvres d'hélicoptères sont provoqués par le fait que l'ensemble de rotor de l'aérodyne continue de tourner après que l'aérodyne a atterri. Ceci est particulièrement applicable dans le cas des manoeuvres rapprochées, telles que les atterrissages à bord des navires, le service des plateformes de forage pétrolier, les manoeuvres militaires, les services d'ambulance et analogues. En outre, l'importance des accidents à l'atterris- sage des aérodynes à voilure tournante est souvent accrue par le fait que les pales rotatives produisent des forces de choc supplémentaires importantes lorsque l'aérodyne heurte le sol ou les structures qui y sont érigées. La mise au point de turbines à gaz à hautes per- formances a rendu de plus en plus facilement réalisable de fournir l'énergie motrice à l'ensemble de rotor d'un héli- coptère en transportant par des conduits de l'air comprimé et/ou les gaz de turbine directement jusqu'à des tuyères d'éjection situées aux extrémités des pales du rotor. Un tel aérodyne permet d'utiliser un procédé simple pour ar- rater l'ensemble de rotor en quelques secondes. Ceci a été effectué en inversant la poussée des tuyères de réac- tion pour produire une action de freinage sur l'ensemble de rotor. Les gaz de sortie sont détournés dans une ou des tuyères de freinage qui sont disposées dans le bord d'attaque d'une ou de plusieurs pales du rotor. Cepen- dant, on rencontre de nombreux problèmes lorsqu'on utilise un tel dispositif, l'un de ces problèmes étant le fait que la tuyère de freinage oppose une résistance aérodyna- mique à l'avancement de l'ensemble de-rotor lorsque ce dernier est entraîné en rotation dans le mode de propul- sion normal. Par conséquent, l'un des principaux buts de la présente invention est de munir un aéronef à voilure tour- nante de nouveaux moyens perfectionnés pour freiner l'ac- tion de l'ensemble de rotor sans opposer de résistance aérodynamique au cours de son fonctionnement propulsé nor- mal. Dans le mode de réalisation de l'invention choisi à titre d'exemple, on a décrit et représenté un aérodyne à voilure tournante qui'comporte un fuselage, des moyens compresseurs d'air disposés à l'intérieur du fuselage et un ensemble de rotor propulsé par des tuyères d'éjection disposé au-dessus du fuselage et ayant un axe de rotor au- tour duquel l'ensemble tourne. L'ensemble de rotor comprend plusieurs pales de rotor propulsées par des tuyères d'é- jection qui s'étendent radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotor et à l'intérieur desquelles des conduits d'air s'étendent radialement. Au moins une tu- yère de propulsion est disposée dans au moins l'une des pales de rotor, à peu près à l'extrémité de cette derniè- re, pour éjecter des gaz afin de provoquer la rotation de l'ensemble de rotor. Au moins une tuyère de freinage est disposée dans au moins l'une des pales de rotor, à peu près à l'extrémité de cette dernière, pour éjecter des gaz afin de produire une action de freinage sur l'ensemble de rotor. Un robinet de dérivation coopère avec la tuyère de propul- sion et avec la tuyère de freinage pour diriger alternati- vement les gaz dans l'une ou l'autre des tuyères. Des mo- yens de fermeture sont prévus pour obturer l'extrémité ou- verte de la tuyère de freinage afin de supprimer la résis- tance aérodynamique opposée à l'avancement de l'ensemble de rotor lorsque l'ensemble de rotor est entraîné en rotation par éjection des gaz par la tuyère de propulsion. Les moyens de fermeture comprennent deux plaques de fermeture montées pivotantes qui sont mobiles en rappro- chement et en éloignement l'une de l'autre entre des posi- tions fermée et, respectivement, ouverte. Les plaques de fermeture sont soumises.à la charge de ressorts de façon à être sollicitées vers leur position fermée et les plaques de fermeture sont ouvertes automatiquement à l'encontre de l'action de leurs ressorts en réponse à l'envoi des gaz dans la tuyère de freinage. Les plaques de fermeture ont des formes complémentaires de façon à se combiner pour prendre une forme qui correspond au contour aérodynamique des parties adjacentes de la pale de rotor respective lorsque les plaques sont dans leur position fermée. Des moyens moteurs sont prévus pour déplacer sé- lectivement le robinet de dérivation entre des positions alternatives afin de diriger les gaz soit dans la tuyère de propulsion soit dans la tuyère de freinage. Dans un mode de réalisation de l'invention, des moyens de trans- mission sont montés de manière opérante entre les moyens moteurs et les moyens de fermeture pour commander de ma- nière certaine l'ouverture et la fermeture des moyens de fermeture en accord avec le mouvement du robinet de déri- vation. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui va suivre considérée en combinaison avec les dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un aérodyne à voilure tournante propulsée par des tuyères d'éjection mettant en oeuvre les concepts de la présente invention, avec coupe et arrachement partiels pour mieux montrer les éléments actifs de l'invention; La figure 2 est une vue partielle en perspective, à plus grande échelle, de l'extrémité d'une pale de ro- tor représentée avec arrachement partiel pour faciliter l'illustration du robinet de dérivation et des moyens de fermeture dans la condition de propulsion; La figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 mais qui représente le robinet de dérivation et les moyens de fermeture dans la condition de freinage; et la figure 4 est une vue d'élévation, en bout, d'u- ne pale de rotor, représentée avec arrachement partiel, cette vue montrant les moyens de fermeture dans la posi- tion fermée. On se référera maintenant de manière plus détail- lée aux dessins annexés et tout d'abord à la figure 1 sur laquelle on a représenté un aérodyne à voilure tournante constitué par un hélicoptère qui comporte un fuselage, désigné par la référence 10, et un ensemble de rotor propulsé par des tuyères d'éjection, désigné par la ré- férence générale 12. Un moteur à turbine à gaz léger 14 est monté d'une manière appropriée à l'intérieur du fuse- lage 10 et sert à entraîner un compresseur d'air 16. Un tunnel d'éjection 18 s'étend vers l'arrière à partir du moteur 14 de façon à diriger les gaz éjectés vers l'arriè- re vers une gouverne arrière verticale 20 qui est utilisée pour la commande de lacet. L'aérodyne comprend également un habitacle en "plastiglas" désigné par la référence générale 22 dans le- quel est disposé un équipement classique, tel qu'un siège 24 de pilote,un tableau de commande 26, un manche 28 de pas collectif et un manche de pas cyclique classique 30 qui est muni sur le dessus de son sommet d'un interrup- teur 32 actionné au pouce. L'aérodyne comporte également des patins d'atterrissage 34 qui sont montés sur le des- sous du fuselage 10 à l'aide de jambes supports appropriés 36 ou analogues munies d'amortisseurs 37 qui s'étendent vers l'arrière et sont raccordés aux patins. L'ensemble de rotor 12 est du type propulsé par des tuyères d'éjection qui comprend plusieurs pales de rotor creuses 38 munies d'ensembles de tuyère d'éjection à leur extrémité distale. Les ensembles de tuyères d'éjection s'étendent dans l'ensemble tangentiellement aux pales de rotor aux extrémités des pales et elles servent à éjecter l'air comprimé, ce qui provoque la rotation du rotor. Des conduits d'air 42 s'étendent radialement vers l'extérieur dans les pales de rotor. Des moyens supports de rotor sont prévus pour por- ter l'ensemble de rotor 12 à rotation autour d'un axe ver- tical central défini par un conduit d'air rigide 44 qui est monté dans une ouverture formée dans le dessus du fuselage 10. Le conduit d'air rigide 44 s'étend dans le fuselage et il est mis en communication avec le compres- seur d'air 16 par une section 46 de conduit d'air. L'air comprimé est envoyé vers le haut à partir du compresseur d'air par la section 46 de conduit, dans le sens de la flèche A, puis vers le haut et vers l'extérieur par le conduit d'air rigide 44, comme indiqué par la flèche B à deux têtes, dans les conduits 42 des pales de rotor. Un moyeu de rotor 48 est monté à rotation autour d'un collier fixé au conduit d'air rigide 44, un cache-poussière 52 s'étendant vers le bas à partir du moyeu. On doit noter, à ce point, que des moyens appropriés que l'on n'a pas représentés sur les dessins pour éviter de surcharger l'illustration, sont disposés entre l'ensem- ble de rotor, le collier et le fuselage pour maintenir en place l'ensemble de rotor et le moyeu de rotor tout en per- mettant leur rotation. Naturellement, divers moyens clas- siques de ce type, qui ne font pas l'objet de la présente invention, sont connus et peuvent être utilisés. Sur les figures 2 et 3 auxquelles on se référera, on a représenté l'extrémité d'une pale 38 de rotor ainsi que le conduit d'air 42 qui s'étend vers l'extérieur dans cette pale jusqu'à l'ensemble de tuyère 40 disposé tangen- tiellement. Une tuyère de propulsion 60 est disposée dans le bord de fuite de l'extrémité de la pale pour éjecter les gaz du conduit d'air 42 vers l'extérieur dans la direction de la flèche C de manière à provoquer la rotation de la pale de rotor et de l'ensemble de rotor 12 dans un mode normal de fonctionnement d'entraînement ou de sustentation. Une tuyère de freinage 62 est disposée dans l'extrémité de la pale 38 de façon à pouvoir être mise en communica- tion avec le conduit d'air 42 pour éjecter des gaz vers l'extérieur à travers le bord d'attaque de la pale de ro- tor dans la direction de la flèche D (figure 3) de manière à produire une action de freinage sur la pale de rotor et sur l'ensemble de rotor 12. Un robinet de dérivation constitué par un volet ou un registre concave 64 est monté pivotant de façon à pouvoir se déplacer autour d'un axe de pivotement 66 ap- proximativement vertical afin de pouvoir diriger les gaz provenant du conduit d'air 42 soit dans la tuyère de pro- pulsion 60 soit, respectivement, dans la tuyère de freina- ge 62. La figure 2 représente le volet de dérivation 64 dans la position dans laquelle les gaz de sortie du conduit d'air 42 sont détournés dans la direction de la flèche E de façon à être éjectés vers l'extérieur par la tuyère de propulsion 60 dans la direction de la flèche C. La figure 3 représente le volet de dérivation 64 après qu'il a été déplacé en pivotement de la position re- présentée sur la figure 2 jusqu'à une position dans la- quelle les gaz sont détournés à la sortie du conduit d'air 42 dans la direction de la flèche F dans la tuyère de freinage 62 puis vers l'extérieur dans la direction de la flèche D à travers le bord d'attaque de la pale 38 de rotor. Pour éliminer la résistance aérodynamique s'oppo- sant à l'avancement de l'ensemble de rotor lorsque l'en- semble de rotor est entraîné en rotation par éjection des gaz par la tuyère de propulsion 60, des moyens de ferme- ture, désignés par la référence générale 68 sont prévus pour obturer l'extrémité ouverte de la tuyère de freina- ge 62. Plus particulièrement, les moyens de fermeture 68 comprennent deux plaques de fermeture 70 montées pivo- tantes qui peuvent être déplacées en rapprochement et en éloignement l'une de l'autre entre des positions fermée et, respectivement, ouverte. La position fermée des plaques de fermeture a été représentée sur les figures 2 et 4 et leur position ouverte a été représentée sur la figure 3. Les plaques de fermeture sont soumises à une charge de ressort exercée par des ressorts hélicoïdaux appropriés qui entourent les axes de pivotement 72 (figure 4), ou autres moyens appropriés, de façon à être sollicitées vers leur position fermée. Ainsi, les plaques de ferme- ture peuvent être ouvertes automatiquement, à l'encontre de l'action de leurs ressorts, en réponse au détournement des gaz de sortie par le volet ou registre 64 dans la tuyère de freinage 62 et contre la surface intérieure des pla- ques de fermeture à ressorts. La figure 4 représente une caractéristique impor- tante de l'invention et l'on peut voir sur cette figure que les plaques de fermeture 79 ont des formes complémentaires de façon à se combiner pour prendre une forme qui corres- pond au contour aérodynamique des parties adjacentes du bord d'attaque de la pale 38 de rotor lorsque les plaques sont dans leur position fermée. Ainsi, non seulement les moyens de fermeture 68 suppriment la résistance aérodyna- mique qui s'oppose à l'avancement de l'ensemble de rotor lorsque l'ensemble de rotor est entraîné en rotation par éjection des gaz par-la tuyère de propulsion 60 mais en- core, du fait que le contour extérieur des plaques de fermeture 70 correspond au contour aérodynamique du bord d'attaque de la pale de rotor, elles remplissent effecti- vement cette fonction aérodynamique de l'aérodyne. La figure 4 représente également des moyens mo- teurs 74 disposés à l'intérieur de la pale 38 pour dépla- cer sélectivement le volet ou registre de dérivation 64 autour de son axe de rotation vertical 66. Le moteur est accouplé de manière opérante avec le volet de dérivation 64 par des moyens appropriés et il peut être commandé de manière appropriée par des commandes disposées à l'inté- rieur de l'habitacle 22 reliées par des lignes de commande qui aboutissent au moteur et s'étendent dans l'ensemble de rotor. La figure 4 représente également des moyens d'en- traînement disposés entre le moteur 74 et les plaques de fermeture 70 pour effectuer de manière certaine l'ouvertu- re et la fermeture des plaques de fermeture en accord avec le mouvement du volet de dérivation 64, Plus particuliè- rement, divers moyens de transmission appropriés 76, tels que des chatnes d'entraînement, des poulies et courroies ou autres mécanismes d'entratnement, peuvent être montés de manière opérante entre le moteur 74 et la plaque de fermeture 70. En outre, une poulie, un engrenage ou au- tre organe d'entraînement 78 peut être monté sur le des- sous du volet 64 au-dessous du pivot 66 pour entraîner la plaque de fermeture inférieure par l'intermédiaire de moyens d'entraînement 80.0 Il est bien entendu que l'on peut mettre en oeuvre l'invention sous d'autres formes spécifiques sans s'é- carter pour cela de son esprit ou de ses caractéristiques essentielles. Par conséquent, le présent mode de réalisa- tion doit être considéré à tous égards comme donné à ti- tre d'exemple non limitatif. L'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ici mais peut être modifiée sans sortir du cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Aérodyne à voilure tournante comportant un en- semble de rotor (12) propulsé par les tuyères d'éjection, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (64) pour inverser la poussée de la ou des tuyères (40) de l'ensemble de rotor pour éjecter des gaz par une ou des tuyères de freinage (62) afin de produire une action de freinage sur l'ensemble de rotor et des moyens de fermeture (68) pour fermer l'extrémité ouverte de cette tuyère de freinage afin d'éliminer la résistance aérodynamique opposée à l'avancement de l'ensemble de rotor lorsque l'ensemble de rotor est entrainé en rotation dans le mode de propulsion normal. 2. Aérodyne à voilure tournante selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'il comporte un fuselage (10), des moyens compresseurs d'air (14, 16) disposés à l'inté- rieur du fuselage et un ensemble de rotor (12) propulsé par des tuyères d'éjection (40) disposés au-dessus du fuse- lage et ayant un axe de rotor autour duquel l'ensemble tourne, cet ensemble de rotor comprenant plusieurs pales (38) de rotor qui sont propulsés par des tuyères d'éjection et qui s'étendent radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotor et à l'intérieur desquelles des conduits d'air (42) s'étendent radialement, au moins une tuyère de propulsion (60) disposée dans au moins l'une des pales de rotor, à peu près à l'extrémité de cette dernière, pour éjecter des gaz provenant du conduit d'air de manière à pro- voquer la rotation de l'ensemble de rotor, au moins une tuyère de freinage (62) disposée dans l'une au moins des pales de rotor, à peu près à l'extrémité de cette dernière, pour éjecter des gaz provenant du conduit d'air de manière à produire une action de freinage sur l'ensemble de rotor, un robinet de dérivation (64) coopérant avec la tuyère de propulsion et avec la tuyère de freinage pour diriger alternativement les gaz dans l'une ou l'autre des tuyères et des moyens de fermeture (68) pour obturer l'extrémité ouverte de la tuyère de freinage afin de supprimer la ré- sistance aérodynamique opposée à l'avancement de l'ensemble de rotor lorsque l'ensemble de rotor est entraîné en rotation par éjection des gaz par la tuyère de propulsion. 3. Aérodyne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les moyens de fermeture (68) comprennent des plaques de fermeture (70) qui peuvent être déplacées en rapprochement et en éloignement l'une de l'autre entre des positions fermée et, respectivement, ouverte. 4. Aérodyne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de fermeture (68) sont soumis à l'action de ressorts de façon à être sollicités vers leur position fermée, les moyens de fermeture étant ouverts à l'encontre de la charge de ressort qui leur est appliquée en réponse à l'envoi des gaz dans la tuyère de freinage (62). 5. Aérodyne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de fermeture (68) ont une forme appropriée pour s'adapter au contour aérodynamique des parties adjacentes de la pale de rotor lorsque les moyens de fermeture sont dans leur position fermée. 6. Aérodyne selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les plaques de.fermeture (70) ont des formes complémentaires de façon à se combiner afin de prendre une forme qui correspond au contour aérodynamique des parties adjacentes de la pale de rotor lorsque les plaques sont dans leur position fermée. 7. Aérodyne selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens moteurs (74) pour déplacer sélectivement le moyen de dérivation (64) entre des positions alternatives afin d'effectuer l'envoi des gaz soit dans l'une des tuyères (60, 62) soit dans 1 'autre. 8. Aérodyne selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de transmis- sion (76, 78, 80) disposés entre les moyens moteurs (74) et les moyens de fermeture pour effectuer de manière cer- taine l'ouverture et la fermeture des moyens de fermeture en accord avec le mouvement du robinet de dérivation (64). 9. Aérodyne selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens moteurs (74) qui coopèrent avec les moyens de fermeture (68) pour les ouvrir et les fermer de manière certaine. 10. Aérodyne selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que les plaques de fermeture (70) sont montées pivotantes sur la pale de rotor de façon à pouvoir se déplacer entre les positions précitées autour d'axes de pivotement approximativement parallèles qui sont dans l'en- semble parallèles à la direction radiale de la pale de rotor.