Brevet FR2532272A1 — publié le 19840302

- L'invention concerne un engin volant à aile rigide compre- nant au moins une aile portante et au moins un équipement moteur, par exemple, une hélice ou une turbine, ainsi qu'une carlingue disposée dans ou au-dessus du plan de l'aile por- tante, servant à la réception de la charge et à partir de laquelle s'étendent de préférence latéralement l'aile ou les ailes portantes, l'équipement moteur ou son axe étant monté à l'état orientable dans au moins une position oblique par rapport à l'aile portante. Les avions monoplans connus décollant verticalement néces- sitent pour le vol vertical de grandes puissances de moto- propulseurs car des pertes d'énergie élevées se produisent par l'inversion de la poussée La poussée du motopropulseur doit en outre être considérablement plus grande que le poids au décollage = Pour éliminer ces inconvénients, on a déjà proposé un engin volant o l'hélice est disposée à une certaine distance au- dessus des couronnes d'aubes directrices, la couronne d'au- bes directrices supérieure n'étant montée que sur l'équipe- ment moteur et la couronne d'aubes directrices inférieure se situant, d'une part, sur le corps porteur et, d'autre part, sur une plaque d'appui ou analogue pour l'équipement moteur, la plaque d'appui ou analogue étant à même de tourner par rapport à l'équipement moteur (Demande de brevet na A 537/80 publiée en Autriche ou demande de brevet N O 31 24 525 publiée en République fédérale d'Allemagne) Dans un engin volant connu du type précité (demande de brevet N O 15 06 048 publiée en République fédérale d'Alle- magne), l'équipement moteur comprenant l'hélice est suspen- du au fuselage de façon à pivoter, par rapport à ce fuse- lage, jusqu'à environ 600 sur un axe horizontal se dévelop- pant transversalement à l'axe de l'hélice, ainsi que jus- qu'à environ 450 sur un axe vertical se développant trans- versalement à l'axe de l'hélice L'équipement moteur se trouve ici entièrement à l'extérieur du fuselage et l'axe de pivotement de l'équipement moteur est à l'extérieur du carter de l'équipement moteur ou de l'hélice En raison de de ce type de construction, l'avion conforme à la demande -2- de brevet N O 15 06 048 publiée en République fédérale d'Al- lemagne ne décolle ni n'atterrit verticalement Au surplus, cet avion exige une très grande dépense d'énergie car le courant d'aspiration de l'hélice à travers le fuselage ou le plan de sustentation est influencé défavorablement. Dans un autre engin volant connu, conformément à la demande de brevet n O 15 56 403 publiée en République fédérale d'Al- lemagne, on a prévu des motopropulseurs séparés pour le vol vertical et horizontal car, autrement, la dépense d'énergie aurait été trop élevée. Le but de la présente invention est d'éliminer ces inconvé- nients et de réaliser un engin volant qui peut décoller et atterrir verticalement, la poussée du motopropulseur pouvant être égale ou plus petite, à l'envol, que le poids au décol- lage. Ce but est atteint, conformément à l'invention, dans un engin volant du type précité, en ce sens qu'on a prévu, en substance au centre de la sustentation ou point médian superficiel de l'aile portante, de préférence en forme de delta, au moins un conduit d'air ou voie de passage d'air traversant l'aile portante et/ou la carlingue, destiné au flux d'air produit par l'équipement moteur et dans lequel ou à l'orifice duquel sont montés à l'état orientable au moins deux, de préférence trois ou plusieurs clapets de commande pour la manoeuvre des mouvements du vol, et en ce sens que l'équipement moteur, auquel est adjoint le cas échéant un dispositif coaxial à aubes directrices pour la production d'un couple de rotation opposé, et les clapets de commande sont disposés au moins en partie à l'intérieur du conduit d'air ou voie de passage d'air et sont montés à l'état pivotant à l'intérieur dudit conduit sur un axe de pivotement se situant en substance perpendiculairement à l'axe de l'équipement moteur et se développant à l'intérieur du conduit d'air ou voie de passage d'air. Ainsi, concernant l'objet de l'invention, le conduit d'air se trouve pratiquement au centre de la sustentation ou point médian superficiel de l'aile portante et l'équipement moteur entier peut pivoter à l'intérieur du conduit d'air Ces 3- caractéristiques procurent les avantages suivants l'engin volant conforme à l'invention peut décoller et atterrir verticalement et atteindre en outre une grande vitesse de vol horizontal Au surplus, l'objet-de l'invention peut trouver sa concrétisation à l'aide d'un seul équipement moteur et exige en substance moins de poussée que l'engin volant de la demande de brevet allemand précitée N O 15 06 048. Dans l'exemple de réalisation conforme à l'invention, un - décollage vertical peut être effectué par pivotement du ou des clapets de commande prévus dans la voie de passage d'air ou conduit d'air ou à l'orifice de celui-ci, ou le passage du décollage vertical à la direction de croisière horizon- tale peut se faire sans pivotement de l'équipement moteur. Le couple de rotation opposé de l'équipement moteur peut. être absorbé, dans le cas d'une aile portante fixe, par le dispositif à aubes directrices. Il est préférable que l'équipement moteur, les clapets de commande et le dispositif coaxial à aubes directrices soient logés à l'intérieur d'une enveloppe commune, en particulier en forme d'anneau de cercle, laquelle les entoure à une cer- taine distance et est montée à l'état pivotant par rapport à l'aile portante au moyen de l'axe de pivotement. Pour la cessation du couple de rotation opposé, il est avan- tageux de monter à l'état pivotant les aubes directrices du dispositif coaxial, de préférence en commun, sur des axes en substance perpendiculaires à l'axe de l'équipement moteur. Les clapets de commande pour la manoeuvre des mouvements du vol peuvent aussi être montés à l'état pivotant sur des axes en substance perpendiculaires à l'axe de l'équipement moteur. Il est avantageux de monter à l'état pivotant les aubes directrices du dispositif coaxial servant à la production du couple de rotation opposé, d'une part, sur l'équipement moteur et, d'autre part, sur l'enveloppe entourant celui-ci; par contre, les clapets de commande ne sont montés à l'état pivotant le cas échéant que sur l'équipement moteur Les clapets de commande peuvent aussi être montés sur l'enve- loppe. Pour la manoeuvre optimale, il est favorable d'accoupler fonctionnellement le dispositif à aubes directrices servant à na production du couple de rotation opposé à un empennage situé en particulier à l'arrière de l'aile portante, par exemple, au moyen d'un servo-mécanisme Il est aussi préférable de disposer l'axe de l'équipement moteur et l'axe du conduit d'air ou voie de passage d'air dans le plan médian longitudinal de l'aile portante réalisée symétriquement L'axe peut aussi se situer plus haut ou plus bas. Une conception favorable à l'écoulement de l'air consiste à diminuer la hauteur ou l'épaisseur de l'aile portante dans la direction du conduit d'air ou voie de passage d'air et ce, à partir de la face avant de l'aile ou de la pointe de celleci dirigée dans la direction du vol, le conduit d'air ou voie de passage d'air s'élargissant vers l'avant dans la direction du vol. Il est favorable ici de former le bord arrière du conduit d'air d'une partie arrondie de l'aile portante. Une autre caractéristique avantageuse consiste en ce que l'angle de pivotement de l'équipement moteur sur l'axe de pivotement est de 90 Cet angle de pivotement permet, avec un seul motopropulseur, de décoller et d'atterrir vertica- lement et d'atteindre une grande vitesse de vol horizontal. L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide des dessins ci-annexés qui représentent un exemple de réalisa- tion de l'objet de l'invention. Aux dessins: la figure 1 est une vue en plan de l'engin volant conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en plan, en partie en coupe, de l'équipement moteur, y compris le conduit d'air et ce, à une échelle agrandie; la figure 3 est une coupe réalisée le long de la ligne III- III de la figure 1, l'axe de l'équipement moteur se situant en substance verticalement; a figure 4 est une représentation semblable à celle de la figure 3, l'axe de l'é 6 qulipement moteur étant horizontal après pivotement d'environ c O ; et -5- la figure 5 est le détail A de la figure 4 à une échelle agrandie. L'engin volant représenté comprend une aile portante 1 d'une forme en delta en vue en plan et une carlingue 2 située dans ou au-dessus du plan de l'aile portante et servant à la réception de la charge La poussée aérostatique dynamique est produite, relativement à l'air ambiant, par le mouvement de l'engin volant entier pourvu de liaile portante rigide, mon- tée sur la carlingue L'engin volant est dès lors dénommé "engin volant à aile rigide". Pour la commande de l'engin volant, on utilise un équipement moteur 3 muni d'une hélice 4 L'équipement moteur 3 doté de l'hélice 4 est disposé dans un conduit d'air 5 traversant l'aile portante 1 conçue comme un profil de voilure, en considérant la section droite L'axe du conduit d'air 5 se développe en substance perpendiculairement au plan de l'aile portante, c'est-à-dire, dans la position de vol ver- tical, en substance verticalement Dans le sens de l'écoule- ment de l'air, on a prévu, à une distance axiale après l'hélice 4, un dispositif à aubes directrices 6, comportant au moins deux aubes directrices, pour la cessation du couple de rotation opposé, et de nouveau, à une distance axiale de ce dispositif, trois clapets de commande 7 pour la manoeuvre des mouvements du vol Les aubes directrices du dispositif 6 sont montées à l'état pivotant sur des axes 8 en substance perpendiculaires à l'axe de l'équipement moteur 3 et les clapets de commande 7 sont aussi montés à l'état pivotant sur des axes 9 en substance perpendiculaires à l'axe de l'équipement moteur 3 L'axe médian du dispositif à aubes directrices 6 entier se développe coaxialement à l'axe 10 de l'équipement moteur 3 pourvu de l'hélice 4 D le dispositif à aubes directrices 6 et les clapets de commande 7 sont logés dans une enveloppe commune 11 en forme d'anneau de cercle, entourant ces éléments de construction à une certaine dis- tance; et l'équipement moteur 3 doté de l'hélice 4, le dis- positif à aubes directrices 6 et les clapets de commande 7 peuvent pivoter comme un tout sur un axe 12 en substance perpendiculaire à l'axe 10 de l'équipement moteur 3 L'angle -6- de pivotement est désigné par a à la figure 5 Les aubes directrices 6 sont montées ici, d'une part, sur l'équipement moteur 3 et, d'autre part, sur l'enveloppe 11; par contre, les clapets de commande 7 ne sont montés que sur l'équipe- ment moteur 3 Ces clapets peuvent aussi, par exemple, être montés sur l'enveloppe, comme représenté en traits inter- rompus à la figure 5. Le dispositif à aubes directrices 6 se trouve à une distance axiale des clapets 7 et est accouplé fonctionnellement, au moyen d'un servomécanisme non reproduit en détail, à un empennage 13 situé à l'arrière de l'aile portante 1. L'axe de pivotement 12 de l'équipement moteur 3 se situe à l'intérieur de l'aile portante 1, c'est-à-dire entre sa surface supérieure et sa surface inférieure, et se développe au moins presque parallèlement à la surface inférieure de l'aile portante 1 Le conduit d'air 5 est réalisé au centre de la sustentation ou point médian superficiel de l'aile portante 1, le bord avant du conduit d'air 5 étant formé d'une section d'aile portante se terminant en substance en pointe et le bord arrière du conduit d'air 5 étant formé d'une partie arrondie de l'aile portante 1. Pendant le fonctionnement de l'engin volant, l'air de la surface supérieure de l'aile portante est aspiré par l'équi- pement moteur et est refoulé vers le bas par le conduit d'air Par suite de la dépression à la surface supérieure de l'aile portante et de l'écoulement d'air produit, cette surface est aussi portante lors du décollage vertical Le couple de rotation opposé de l'équipement moteur peut être supprimé par les aubes directrices, de sorte que l'aile portante n'exécute aucun mouvement autour de l'axe de l'é- quipement moteur Le couple de rotation opposé peut être plus ou moins supprimé en réglant ces aubes directrices, une manoeuvre de l'engin volant étant possible par l'inter- médiaire de l'axe vertical. De nombreuses variantes sont possibles dans le cadre de l'invention En particulier, l'équipement moteur ne doit pas absolument être orientable; il suffit également que l'axe de l'équipement moteur soit incliné obliquement vers l'avant; cette position est représentée en traits et points à la figure 3 et l'angle d'inclinaison est désigné par À. Dans ce cas, l'équipement moteur peut etre monté rigidement par rapport à l'aile portante. La carlingue peut être réalisée d'un seul tenant avec l'aile portante, par exemple, être disposée dans un-vide de l Baile portante Mais, la carlingue peut aussi être réalisée comme une nacelle pivotante La carlingue et/ou l'aile portante peuvent être pourvues d'un mécanisme de roulement L'aile portante peut également présenter une autre forme quelcon- que, par exemple, en substance triangulaire ou rectangulai- re, et peut aussi être cintrée ou courbée. Comme équipement moteur, entrent en considération les réac- teurs double flux ou aussi les turbopropulseurs, les moteurs à essence ou les moteurs électriques L'hélice doit avoir au moins deux pales. Le montage du dispositif à aubes directrices et des clapets de commande par rapport à l'équipement moteur peut aussi être modifié; ceux-ci peuvent être disposés du c 8 té aspira- tion de-l'équipement moteur ou ce dernier peut se situer dans le sens de l'écoulement de l'air entre le dispositif à aubes directrices et les clapets de commande De préférence, on prévoit quatre ou plus de quatre clapets de commande. La hauteur du conduit d'air peut être égale ou plus grande ou plus petite que l'épaisseur de l'aile portante Une seule voie de passage d'air peut être présente. L'équipement moteur peut être fixé au moyen d'un appareil porteur sur l'aile portante ou sur la carlingue. L'engin volant conforme à l'invention possède des propriétés de décollage et d'atterrissage verticaux comme les hélicop- tères; par conséquent, aucune piste de décollage ni d'atter- rissage n'est nécessaire et l'engin volant de l'invention offre une sécurité plus grande et une utilisation plus poussée de la puissance du moteur en comparaison des engins volants connus à ce jour L'objet de l'invention permet, avec un seul moteur, le décollage (et l'atterrissage) verti- cal et le vol horizontal (résolution des problèmes de -com- pensation du moteur et utilisation de cette énergie supplé- 8 - mentaire pour la vitesse verticale ou horizontale), et pos- sède des propriétés optimales de vol horizontal. 9 - REVENDICATION S 1 Engin volant à aile rigide comprenant au moins une aile portante et au moins un équipement moteur 9 par exemple, une hélice ou une turbine, ainsi qu'une carlingue disposée dans ou au-dessus du plan de l'aile portante servant à la récep- tion de la charge et à partir de laquelle s'étendent de pré- férence latéralement l'aile ou les ailes portantes 9 l'équi- pement moteur ou son axe étant monté à l'état pivotant dans au moins une position oblique par rapport à l'aile portante 9 caractérisé en ce qu'on a prévu 9 en substance au centre de la sustentation ou point médian superficiel de l'aile por- tante ( 1) de préférence d'une forme en delta, au moins un conduit d'air ou voie de passage d'air ( 5) traversant l'aile portante ( 1) ou la carlingue ( 2), destiné au flux d'air pro- duit par l'équipement moteur ( 3, 4) et dans lequel ou à l'orifice duquel sont montés à l'état orientable au moins deux, de préférence au moins 3 ou plusieurs clapets de com- mande ( 7) pour la manoeuvre des mouvements du vol, et en ce que l'équipement moteur ( 3, 4), auquel est adjoint le cas échéant un dispositif coaxial à aubes directrices ( 6) pour la production d'un couple de rotation opposé, et les clapets de commande ( 7) sont disposés au moins en partie à l'inté- rieur du conduit d'air ou voie de passage d'air ( 5) et sont montés à l'état pivotant à l'intérieur de celui-ci sur un axe de pivotement ( 12) se situant en substance perpendicu- lairement à l'axe ( 10) de l'équipement moteur ( 3, 4) et se développant à l'intérieur du conduit d'air ou voie de pas- sage d'air ( 5). 2 Engin volant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement moteur ( 3, 4), les clapets de commande ( 7) et le dispositif coaxial à aubes directrices ( 6) sont logés à l'intérieur d'une enveloppe commune ( 11) en forme d'anneau de cercle, laquelle les entoure à une certaine distance et est montée à l'état pivotant au moyen de l'axe de pivotement ( 12) par rapport à l'aile portante ( 1). 3 Engin volant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les aubes directrices du dispo- sitif coaxial ( 6) sont montées à l'état pivotant, de préfé- - rence en commun, sur des axes ( 8) en substance perpendicu- laires à l'axe ( 10) de l'équipement moteur ( 3, 4). 4 Encin volant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les clapets de commande ( 7) pour la manoeuvre des mouvements du vol sont montés à l'état pivotant sur des axes ( 9) en substance perpendiculaires à l'axe ( 10) de l'équipement moteur ( 3, 4). Engin volant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les aubes directrices du disposi- tif coaxial ( 6) servant à la production du couple de rota- tion opposé sont montées à l'état pivotant, d'une part, sur l'équipement moteur ( 3, 4) et, d'autre part, sur l'enveloppe commune ( 11) entourant celui-ci, les clapets de commande ( 7) n'étant montés à l'état pivotant le cas échéant que sur l'équipement moteur ( 3, 4). 6 Engin volant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif à aubes directrices ( 6) servant à la production du couple de rotation opposé est accouplé fonctionnellement à un empennage ( 13) situé à l'ar- rière de l'aile portante ( 1), par exemple, au moyen d'un servomécanisme. 7 Engin volant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'axe ( 10) de l'équipement moteur ( 3, 4) et l'axe du conduit d'air ou voie de passage d'air ( 5) sont disposés dans le plan médian longitudinal de l'aile portante ( 1) réalisée symétriquement. 8 Engin volant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la hauteur ou l'épaisseur de l'ai- -le portante ( 1) diminue dans la direction du conduit d'air ou voie de passage d'air ( 5) et ce, à partir de la face avant de l'aile ou de la pointe de celle-ci dirigée dans la direc- tion du vol. 9 Engin volant selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bord arrière du conduit l'air ( 5) est formé d'une partie arrondie de l'aile portante ( 1). Engin volant selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'angle de pivotement (") de l'équipement moteur ( 3, 4) sur l'axe de pivotement ( 12) est de 90-.