Brevet FR2521521A1 — publié le 19830819

L'invention concerne un avion convertible à trois ensembles propulsifs reliés entre eux, pour des décollages et atterrissages verticaux sur un héliport, pour des translations horizontales et des manoeuvres de vol comme tout avion, capable de décoller et d' atterrir sur un aérodrome, Si son poids est maximum et trop grand pour des manoeuvres verticales. De nombreuses versions d'avions convertibles ont été conçues et l'avion convertible bi-moteur BELL XV-15 est l'une des meilleur réussites actuellesent. Une idée décrite dans la demande de brevet N 77 22127 est t@ riche en solutions, depuis le mono-moteur jusqu'au quadrim@teur, chaque moteur entravant deux rotors avec deux pales engrenantes. L'avion convertible BELL XV-15 est de taille moyenne, mais ss stabilité en tangage est fatigante à maintenir: de surcroit une panne d'un moteur est très dangereuse lors d'une manoeuvre vertige de montée ou descente, avec une vitesse horizontale nulle. Les avions convertibles à pales engrenantes sont très instabl lors du passage du vol vertical au vol horizontale, ou inversement car l'un des rotors doit changer de sens. Pour bien le comprendre, sur les fig. 7 et 8 de la description N 2 397 978, la force I doi changer de sens et passer par une valeur nulle, moment @ù l'insta lité de l'avion convertible est très critique. Dans le cas ou l' avion convertible comporte plusieurs ensembles de rotors avec pale engrenantes, le pilotage devient très difficile. L'avion convertible selon l'invention élimine les difficultée de pilotage et supprime les inconvénients des deux types d'avions convertibles cités, Il est caractérisé par trois groupes turbo-propulseurs reliée entre eux, ce qui accroit la sécurité on cas de panne de l'un des trois groupest les deux autres ayant assez de puissance pour entra ner les trois rotors. Deux groupes turbo-propulseurs sont montés sur une aile avant basculante et entraident des élices tripales à pas variable, comme sur le convertible BELL XV-15, avec cette différence que ces group sont 8 l'avant de deux fuseaux longitudinaux parallèles au fuselag Un groupe turbo-propulseur est monté à l'arrière du fuselage, entre les deux fuseaux et devant l'ampennage horizontal, les deux rotors avec pales engrenantes entrainant trois pales, le pas des pales du rotor inférieur étant fixe, et celui des pales supérieure@ étant veriable afin d'avoir une résultante des forces des deux rotors variable depuis la verticale jusqu'à l'horizontal. Les trois groupes turbo-propulseurs et les trois ensembles rotors forment un triangle en plan, et avec une aile centrale donne- ront une grande stabilité en tangage, aussi bien lors de mouvements vertioaux que lors de déplacements horizontaux. Les échappements des sas des turbo-propulseurs avant et arrière sont dans le sens du déplacement de l'avion convertible et asses haut au-dessus du sol, pour éviter des accidents L'invention permet de supprimer les défants essentiels des autres avions convertibles, et a l'avantage sur les hélicoptères actuel d'être moins bruyant, plus rapide et plus économique en con so@@@ation de carburant. L'avion convertible selon l'invention est réalisable de pré- férence comme tri-moteurs et dans le description qui suit, faite ê titre dexa ple. on se réfère eux dessins schématiques annexés dans lesquels: - la fis. 1 est une vue en élévation longitudinale d'un avion con vertible au sol, on configuration de décollage ou atterrissage. -la fis. a est une vue en élévation longitudinale d'un avion con vertible en vol horizontal. - la fig. 3 mentre schématiquement la liaison mécanique, en plan, entre les trois groupes turbo-propulseurs. - la fis. 4 est la vue arrière de l'avion convertible au sol. - la fig. 5 est la vue avant de l'avion convertible au sol. - la fis. 6 est une vue ea plan sur l'avion convertible au sol. - la fig. 7 est une vue en vol, de l'arrière de l'avion convertibl.. - la fis. 8 est une vue de l'avant, en val. - la fig. 9 est la me en plan de l'avion on vol de croisière ou même a décollage et atterrissage sur un aérodrome. En se référant aux figures représentant l'avion convertible, c'est un avion de transport pour 30 à 50 passagers, sur distances de 1 000 à 1 500 h. à la vitesse de 400 à 500 kwh. Il peut être également @@énagé comme avion convertible militaire. Les commandes de pilotage type fly-by-wire sont essentielles pour ce convertible. L'avion convertible trimoteur (figure 1} lorsqu'il est au sol, a ees deux propulseurs avant en position haute avec les élices tripales 1 ou quadrupales L' en position horizontale, dégageant l'esca- lier et la porte principale d'accès à la cabine.Le turbo-propulsew g à la partie supérieure arrière de la cabine est fixe et entraine deux rotors bipales ou tripales de préférence, 3 et 4 engrenants et dont les plans de rotation sont perpendiculaires, le rotor 3 ayant ses pales calées à un pas fixe et créant une poussée aérodynamique oblique du haut en bas, le rotor 4 ayant des pales à pas variable afin de pouvoir varier et même inverser la poussée aérodynamique. Lorsque l'avion est au sol et que les passagers sont montés, le décollage d'un héliport verticalement peut avoir lieu, avec un poids de l'avion convertible limité, les deux rotors avant en position horizontale et les deux rotors arrière avec les pales du rotor 4 au pas maximum donnant une résultante verticale. La position des volets hypersustentateurs doit aussi faciliter le décollage. Pour l'atterrissage vertical, la position des rotors est simi- laire et le pilote règle seulment la puissance et le nombre de toari des rotors, procédure déjà très bien expérimentée avec le convertible BELL XV-15. La figure 2 montre I l'avion convertible en configuration de vol de croisière, avec les turbo-propulseurs avant en position horizon tale, les hélices donnant une force aérodynamique de poussée 5 et les deux rotors engrenant arrière 3 et 4 donnant une poussée 6 de grandeur et direction variable. Le décollage et l'atterrissage sur un aérodrome de l'avion con vertible trimoteur peut avoir lieu avec cette coufiguration, dans le cas où la charge marchande et le poids du convertible sont maxi mum et ne permettent pas le vol vertical. C'est là un des princi paux avantages de l'avion convertible trimoteur. De même lors d'un ganne d'un des moteurs, l'avion doit pouvoir se poser en vol obli- que et verticalement lors du toucher comme un hélicoptère en panne Sur la figure 3 sont représentés schématiquement les trois turbo-propulseurs 1 et 8 à l'avant, 9 à l'arrière, l'arbre 10 étani relié aux deux arbres 11 et la dans la boite de pignons 2. Cette interconnexion mécanique des trois turbo-propulseurs a pour objec tif de palier à une perte de puissance motrice en cas de panne d'w des trois turbo-propulseurs, les deux moteurs restant pouvant pendant plusieurs minutes fournir une puissance maximum, donnant au pilote le temps de réagir et manoeuvrer avec de bonnes conditions de sécurité. C'est là un avantage de cet avion trimoteurs. La figure 4 montre la partie arrière de l'avion convertible su sol, les rotors tripales engrenants 3 et 4 étant arrêtés, et les roaes du train d'atterrissage li en position sortie des deux fuseaux latéraux 15, l'empennage 16 , le stabilisateur 17 et les ailes ti- et 19 bien visibles. L'avion convertible vue de l'avant est représenté sur la figure 5, les hélices a étant horizontales, les turbopropulseurs avec leurs nacelles 20 étant pointés vers le haut, l'ensemble des demiailes avant 21 et 22 de chaque côté du fuselage 23 ayant basculé d'environ 90Q autour de l'axe il. et 12'. Cette vue est celle au sol et également lors du décollage et de l'atterrissage vertical. la la figure 6 sont à nouveau précisé la position du fusela- ge central 23, les fuseaux latéraux 15, les turbo-propulseurs avant i en configuration haute avec les desi-ailes 21 et 22, les demiailes principales 18 et 19 avec les volets hyper-sustentateurs en position sortie, les rotors 3 et 4 à l'arribre du fuselage, devant le stabilisateur 17 avec volets à fente. Cette vue en plan est celle au sol aii que pendant le vol vertical. Les vues Fig.4 et Pig. 5 sont indiquées par des flèches. La fig.7 représente l'avion convertible en vol, vu de l'arriè- re avec les deux rotors tripales 3 et 4 engrenants. La figure 8 moutre l'avion convertible en vol, vue de l'avant, avion qui ressemble au BELL XV-15 mais avec deux demi-iles 21 qui n'existe pas sur l'avion américain. Ce dernier ne peut pas décoller ni atterrer dans cette configuration, alors que l'avion convertible objet de l'invention a cet avantage de pouvoir le faire quand il est à son poids maximum. La fig.9 est la vue en plan de l'avion convertible en configuration normale de vol. Cette vue est à comparer avec celle de la figure 6 pour bien comprendre la transition entre le vol vertical et le vol horizontal, celle-ci ayant lieu par basculement des ensembles 20,21 et 22 et changement du pas du rotor 4. R E V E N D I C A T I O N S 1. Avion convertible trimoteur, caractérisé par une construction r gide composée d'un fuselage central 2S, d'une aile centrale 19, de deux fuseaux latéraux 15, d'un stabilisateur arrière 17, de deux demi-ailes 18 et de deux tubes 11' et 12', sur cet ensenb trois groupes turbo-propulseurs sont fixés pour réaliser un avi dit convertible. 2. Avion convertible suivant la revendication 1 caractérisé par un aile antérieure composée de demi-ailes 22 et 23 et de deux turb propylseurs dans des nacelles 20, ensemble qui peut tourner de 90 autour des axes 11' et 12' et entraine deux rotors tripales ou quadripeles 1, groupes moteurs reliés entre eux par les deu@ arbres 11 et 12 à l'intérieur des tubes 11' et 12'. 3. Avion convertible suivant les revendications 1 et 2 caractérisé par un troisième groupe turbo-propulseur 2 fixé sur le dessus e à l'arrière du fuselage 23, groupe entrainant deux rotors bipal ou de préférence tripales s'engrenant entre eux, le rotor 3 éta à pas fixe et le rotor 4 à pas variable, ces deux rotors engre nant ayant pour but de réaliser une résultante aérodynamique de force et de direction variable, soit lors des manoeuvres verti cales, soit lors des déplacements dans l'espace de l'avion conv tible. 4. Avion convertible suivant les revendications 1à 3 caractérisé par une liaison mécanique 10,11 et la entre les trois moteurs, afin d'accroître la sécurité de marche de l'avion en cas de pax ne de l'un des groupes turbo-propulseur, celui-ci étant équipé de commandes de vol électrique type fly-by-wire et de commandes de stabilisation automatique agissant soit sur les moteurs, soi sur les gouvernes et les volets. 5. Avion convertible suivant une des revendications 1 à 4 équipé d'un train d'atterrissage très haut afin que les pales des rotors n@ heurtent pas le sol et aussi que le plan de rotation des rotor@ avant en position de vol soit dans le plan des portes avant.