Brevet FR2555910A1 — publié le 19850607

La présente invention concerne un dispositif de propulsion et de commande d'un hélicoptère a rotor contre rotatif. Sachant que les hélicoptères actuels ne possédant q'un ro- tor principal sont tributaires d'un rotor de queue d'ou vulnérabilité de l'ensemble de par la faible garde au sol de ce dernier. Dans cette configuration la compensation du couple est instable et le contrôle se fait non sans difficultés. Le but de l'invention est de réaliser un hélicoptère à deux rotors contre rotatif sans rotor de queue ayant une excellente stabilité et manoeuvrabilité pouvant évoluer a des vitesses nette ment supérieures aux hélicoptères classiques. Cet hélicoptère est destiné a être produit et vendu aux modélistes appréciant sa maniabilité ou à etre utilisé comme moyen de transport rapide. Le dit hélicoptère est constitué d'un moyen de propulsion mon-té horizontalement sur le chassis portant un dispositif de refroidissement à air ainsi qu'un embrayage entrainant un réducteur à engrenage. La position horizontale de l'élément de propulsion facilite le démarrage de ce dernier. Sur l'arbre de sortie du réducteur est calé un pignon d'angle qui coopère avec deux pignons d'angle correspondants, calés sur deux arbres de rotor ayant un sens de rotation inverse, et dont l'un tourne dans l'autre qui est creux. Suivant une caractéristique particulière de l'invention, la tringle de commande du pas collectif du rot or supérieur passe dans l'arbre logé dans l'arbre creux et abruti par l'intermédiaire d'un renvoi sur un organe de commande. Suivant une caractéristique constructive particulière, les moyens de commande du pas collectif du rotor inférieur passent à travers la rotule du plateau cyclique inférieur et aboutissant à un plateau pouvant coulisser sur l'arbre creux, lui même relié à un organe de commande par un renvoi. Suivant une autre caractéristique constructive particulière le plateau cyclique inférieur est couplé avec le plateau cyclique supérieur qui tourne en sens inverse et relié aux organes de com mande par des renvois. Le plateau cyclique supérieur suit exactement le mouvement du plateau inférieur. Suivant encore une autre caractéristique constructive particulière, les plateaux cycliques et les commandes du pas collectif sont reliés aux leviers de commande des pieds de pales par des leviers mélangeurs permettant de transmettre les ordres simultanément. e Suivant une autre caractéristique constructive, la disposition des organes de commande du pas collectif sur un mélangeur mécanique constitué d'un chariot monté sur rail permettent de commander le pas collectif de chaque rotor individuellement ou simultanément, ce qui a pour effet de pouvoir contrôler le couple de chaque rotor sans influencer la sustentation et ainsi stabiliser la cellule ou corriger la trajectoire de celle-ci. A titre d'exemple l'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation d'un proto-type, en modèle réduit ayant fait ses preuves, et représenté aux dessins annexes. Fig. I est une vue en perspective et en éclaté partiel représentant le chassis muni du train d'atterrissage ainsi que le moteur. Fig. 2 est une vue en perspective côté gauche de la structure générale du dispositif selon l'inventeur. Fig. 3 est une vue détaillée de la propulsion et transmission mécanique entraînant les arbres du dispositif selon l'lnven- tion. Fig. 4 est une vue en éclaté de l'embrayage. Fig. 5 est une coupe verticale suivant la ligne A-A de la figure 3. Fig. 6 est une vue détaillée en perspective des transmissions des organes de commande du pas cyclique, du pas collectif, des rotors du dispositif selon l'invention. Fig. 7 est une vue de la disposition des organes de commande, du mélangeur mécanique, du dispositif selon l'invention. Fig. 8 est une vue en éclaté représentant la coque de l'hélicoptère ainsi que le réservoir du carburant. La figure I représente le chassis composé de trois équerres Ia - Ib - Ic, d'un rail U - 2 -, d'une cale - 3 -, de deux cales - 4 - percées au milieu, pris en sandwich entre deux plaques en alu - 5 - 6 -. Les équerres - 7 - fixées au chassis au niveau de la cale - 3 - portent le moteur - 8 -. Le train d'atterrissage - 9 - est fixé au rail - 2 -. Le pot d'échappement - 10 - (fig. 2) est fixé au moteur par un collier - II -, au chassis par un collier - 12 -. Le tube - 13 - fixé aux cales - 4 - porte l'aileron de profondeur - 14 - flanqué de deux dérives - 15 -, pour augmenter la stabilité en translation. Un bati support servos - 76 - fixé aux équerres - Ib - Ic supporte une paroie - 17 - qui protège les servos de la sortie de l'échappement. Sur la sortie du moteur - 8 - est montée une turbine centrifuge - 18 - (fig. 3) logée dans une soufflerie - 19 - en plastique dirigeant l'air sur le cylindre. Sur la tête de culasse du moteur - 8 - est monté un radiateur - 20 - de grande surface pour améliorer le refroidissement. Un embrayage centrifuge - 21 - (fig. 4) monté sur la face de la turbine - 18 - dont la prolongation de l'axe se termine par le cône de démarrage - 22 -, qui se trouve dans le nez de l'hélicoptère. Le montage horizontal du moteur permet un démarrage aisé. L'embrayage évite aux pales d'être entrainées au ralenti moteur. Une couronne dentée - 23 - (fig. 3) montée sur la cloche d'embrayage - 24 - entraine un pignon - 25 - avec un rapport de démultiplication de 1/2. L'axe - 26 - et l'axe de l'embrayage - 21 - sont maintenus en place par deux roulements à billes montés sur un palier - 27 fixé sur le chassis. L'axe - 26 - est porté en deux endroits par des paliers - 28 - munis de roulements à billes. A l'opposé de l'axe - 26 - sur lequel est monté le pignon - 25 - se trouve une roue dentée conique - 29 - qui entraîne deux roues coniques - 30 - - 31 - avec un rapport de démultiplication de 1/4. La roue dentée conique - 29 - porte une rainure qui vient s'emmancher sur une goupille - 32 - traversant l'axe - 26 -. Une vis - 33 - assure le blocage. Deux axes de différents diamètres - 34 - - 35 - (dont l'un creux) viennent s'emmancher dans les couples coniques - 31 - - 32 pouvant être munis d'un dispositif d'auto-rotation. Le montage de l'axe - 34 - (fig. 5) sur roulement à aiguilles - 36 - dans l1axe creux - 35 - permet par l'intermédiaire des roues dentées coniques - 29 - - 30 - - 31 - d'avoir un mouvement de rota- tion inverse entre les deux axes. L'axe - 34 - est muni sur sa longueur d'une rainure interrompue en deux endroits par deux portées percées pour prolonger la rainure se trouvant à la hauteur des roulements à aiguilles. Deux butées à billes - 37 - montées entre la bague - 38 - et la roue dentée - 30 - assurent le blocage longitudinal de l'axe - 34 - Deux paliers - 39 - munis de roulements à billes, fixés au chassis, portent l'axe - 35 - bloqué longitudinalement par une bague - 40 -. Entre la roue dentée - 31 -, le palier - 39 -, la bague - 40 et le palier - 39 - sont montées deux butées à billes - 41 -. Sur chaque axe - 34 - - 35 - (fig. 6) est montée une tête de rotor classique - 42 - - 43 - constituée de deux flancs en tôle - 44 - et de pieds de pales - 45 - munis de leviers - 46 -. Sur les pieds de pales - 45 - sont montés les supports de pales - 47 - solidaires des pales - 48 - par des vis - 49 - qui permettent de replier les pales pour le transport. Le plateau cyclique inférieur - 50 - monté sur l'axe - 35 par l'intermédiaire d'une rotule - 51 - est relié au levier - 52 par deux tringles - 53 -, au levier - 54 - par une tringle - 55 -. Ces leviers - 54 - - 52 - sont reliés aux servos de commande par des tringles - 56 - - 57 - qui permettent de faire basculer le plateau - 50 - en avant, en arrière, à droite et à gauche. La bague extérieure du plateau 50 est retenue par une tringle - 58 - fixée au chassis par un guignol - 59 - pour lui éviter d'être entrainée par la rotation de l'axe. Sur la bague supérieure du plateau cyclique - 50 - sont montées quatre tiges - 60 - qui supportent la bague inférieure du plateau cyclique supérieur - 61 -. L'une de ces tiges - 60 - est entrainée par deux fourchettes de guidage - 62 - - 63 - fixées sur l'axe - 35 - et la tête de rotor - 43 -. La bague supérieure du plateau cyclique - 67 - est entrainée en sens contraire du plateau cyclique - 50 - par une tringle - 64 - entrainée par une fourchette de guidage - 65 - visée sur l'axe - 34 - et un doigt d'entrainement - 66 - fixé sur la tête de rotor - 42 -. Les doigts d'entrainement, fourchettes de guidage, n'en- pêchent nullement les plateaux de basculer. Sur les leviers de commande - 46 - des pieds de pales - 45 - sont fixés des leviers mélangeurs - 67 - qui permettent de transmettre la commande du pas et les mouvements du plateau cyclique simultanément sur chaque pied de pale. L'une des extrémités des leviers mélangeurs - 67 - est reliée par des tringles - 68 - à la bague supérieure du plateau cyclique - 61 - qui permet de diriger l'hélicoptère par réduction ou augmentation localisée du pas des pales - 48 -. L'autre extrémité des leviers mélangeurs supérieurs - 67 est reliée par une tige - 69 - à une bague - 70 - coulissant sur l'axe - 34 -. Une tige - 71 - pouvant coulisser dans l'axe - 34 - est fixée à la bague - 70 - d'un côté, de l'autre à un plateau à billes - 72 - sur lequel agit le levier de commande - 73 - du pas collectif du rotor supérieur. Le plateau à billes - 72 - peut pivoter sur le levier - 73 - qui est fixé en son milieu par un axe lui permettant de basculer. Ce levier - 73 - est relié à un servo par une tringle - 74 -. Les leviers mélangeurs - 46 - du rotor inférieur - 43 sont reliés de la même façon que les leviers mélangeurs du rotor supérieur, d'un côté à la bague supérieure du plateau cyclique - 50 - par une tringle - 75 -, de l'autre côté par une tringle - 76 - à une bague munie de pattes - 77 - passant à travers la rotule - 51 - du plateau cyclique - 50 - et aboutissant sur un plateau à billes - 78 -. Le plateau à billes - 68 - est ancré sur un levier de commande de pas - 79 - qui est articulé en son milieu sur une béquille - 80 - et relié à un servo par une tringle - 81 -. Le levier - 79 - commande le pas collectif du rotor inférieur. Le support servos - 16 - (fig. 7) muni du mélangeur mécanique composé d'un chariot - 82 - coulissant sur deux rails - 83 -, sur lequel sont montés le servo du pas - 84 - (pitch) et le servo de la stabilisation - 85 - (guiro). Les leviers - 73 - - 79. - sont reliés chacun à une extrémité du palonnier du servo - 85 - par les tringles - 74 - - 81 -. En pivotant le palonnier du servo - 85 -, on augmente le pas collectif du rotor supérieur et diminue le pas collectif du rotor inférieur et vice versa. Ceci agit sur la stabilisation de l'hélicoptère en sens longitudinal ou au choix, le fait tourner à droite ou à gauche. Le palonnier du servo de pas - 84 - est relié par une tringle - 86 - à un guignol - 87 - fixé sur le support servos - 16 -. En agissant sur ce servo - 84 - on fait monter ou descendre le chariot - 82 -, donc les leviers - 73 - - 79 -. De cette façon, on augmente ou diminue le pas collectif, l'hélicoptère monte ou descend. On peut agir sur le pas collectif et la stabilisation, individuellement ou simultanément. Le mélangeur mécanique peut être remplacé par un mixer électronique. On peut accentuer les réactions de la stabilisation en couplant les dérives - 15 - avec la stabilisation. L'accélération du moteur - 8 - est commandée par un servo - 88 - et une tringle - 89 - allant au carburateur, fonctionnant simultanément avec le servo - 84 -, agissant sur pas de façon à maintenir constant le nombre de tours des rotors et à augmenter progressivement la puissances et le pas. Les servos - 90 - - 91 - commandent le plateau cyclique - 50 - et 67 - par l'intermédiaire des tringles - 56 - 57 - et des renvois - 52 - - 54 -. Les plateaux à billes et les plateaux cycliques sont munis de roulements à billes. Les tringles sont reliées aux organes de commande par des rotules en plastique. Le réservoir - 92 - (fig. 8) installé près du centre de gravité est monté sur deux supports - 93 - fixés au chassis, et maintenu en place par des élastiques. La coque en polyestère - 94 - permet une bonne accessibilité de la mécanique grace à deux capots - 95 - - 96 - amovibles. L'hélicoptère bi rotors d'après l'invention, est prédestiné à être utilisé comme hélicoptère de transport rapide, ou fabriqué pour le plaisir des modélistes, appréciant un hélicop tère aussi maniable. Bien entendu, l'invention neest pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et qui a été représenté aux dessins annexes, on peut y apporter de nombreuses modifications, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif monté sur un chassis détachable de la cellule, le dit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de transmissions fixés au chassis et comportant des axes entrainés par les dits moyens de transmissions, les dits axes étant destinés à recevoir les têtes de retors calées sur ces derniers, des moyens étant prévus pour disposer les organes de commandes reliés à des moyens de transmissions de commandes reliés aux têtes de retors. 20 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon la revendication 7 caractérisée en ce que les axes de rotors (dont l'un creux) sont montés l'un dans l'autre, et tournent en sens inverse, et reliés aux moyens de transmissions mécaniques. 30 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les axes portent chacun un pignon conique pouvant être muni de l'auto rotation engrené par une roue dentée conique calée sur un axe appartenant aux moyens de transmissions mécaniques. 40 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon les revendications 1 - 2 et 3 caractérisée en ce que les moyens d'entrainement de l'axe comprennent un réducteur à engrenage en liaison par l'intermédiaire d'un embrayage avec les moyens de propulsion pouvant être un moteur à piston ou une turbine. 50 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens de transmissions de commandes se divisent en trois parties, les moyens de transmissions de commandes du rotor supérieur, les moyens de transmissions de commandes du rotor inférieur, les moyens de transmissions de commandes du pas cyclique. 60 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon les revendications 1 - 2 et 5 caractérisée en ce que les moyens de transmissions de commandes du rotor supérieur se composent d'une bague pouvant glisser sur l'axe de rotor supérieur reliée à une tringle coulissant dans cet axe, et passant dans l'axe creux, en liaison avec un renvoi actionné par un organe de commande. 7 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon les revendications 1 - 2 et 5 caracté- risée en ce que les moyens de transmissions de commandes du so- tor inférieur comprennent une bague munie de pattes coulissantes sur l'axe creux, étant reliée à un plateau lui aussi coulissant, en liaison avec un renvoi lui même relié aux organes de commande. 80 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon les revendications 7 5 et 7 carac- térisée en ce que les pattes de la bague passent à travers la rotule du plateau cyclique inférieur appartenant aux moyens de transmissions du pas cyclique. 90 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon les revendications 1 - 5 caractérisée en ce que les moyens de transmissions du pas cyclique se composent d'un plateau cyclique supérieur solidaire d'un plateau cyclique inférieur relié par des tringles à des renvois actionnés par un organe de commande. 100 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon les revendications 1 - 6 - 7 et 9 caractérisée en ce que les leviers de pieds de pales des rotors sont solidaires des leviers mécaniques mélangeurs reliés aux bagues coulissantes et aux plateaux cycliques par des tringles. lic Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens pour disposer les organes de commande se composent d'un bati supportant un mélangeur mécanique sur lequel sont montés les organes de commandes qui sont des serves. 120 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon la revendication 11 caractérisée en ce que le mélangeur mécanique est constitué d'un chariot coulissant sur deux rails, portant deux organes de commande, le mélangeur mécanique pouvant être remplacé par un mélangeur électronique. 130 Dispositif de propulsion, de transmissions mécaniques, de transmissions de commandes, de commandes d'un hélicoptère à rotor contre rotatif selon les revendications 1 - 6 - 7 et 12 caractérisée en ce que le mélangeur mécanique permet de commander le pas du rotor supérieur et du rotor inférieur individuellement ou synchronisé.