Brevet FR2584374A1 — publié le 19870109

i La présente invention concerne en général les matériels d'- nstruction et en particulier les appareils d'entraînement aérien L'appareil, selon l'invention,est entre autres utilisations, plus particulièrement destiné à l'enseignement du pilotage des aéronefs. L'appareil, selon l'invention, est particulièrement destiné à enseigner à un élève pilote les techniques de décollage et d'- atterrissage des aéronefs. Ces manoeuvres sont les plus délicates surtout l'atterrissage qui nécessite de la part du pilote une bonne appréciation des distances et une bonne coordination des commandes afin de réduire au minimum les risques d'accident au cours de leurs exécutions. Les avions-école utilisés tradition- nellement permettent ce même enseignement mais à un prix prohibi- tif, de plus pour la durée d'un tour de piste, l'élève ne pourra exécuter qu'un décollage et qu'un atterrissage. Or, on sait que le plus important est d'apprendre à atterrir. La présente invention permet de voler par tous les temps, ce qui n'est pas possible par les méthodes traditionnelles o les élèves n'ont que peu de chance de se trouver dans des conditions ?0 délicates, telles que fort vent de travers. En effet, sur les terrains d'aviation, les pistes sont toujours dans l'axe du lit du vent. La présente invention permet de modifier le centrage de l'- aéronef et d'apprendre à l'élève pilote les conséquences et la manière de piloter un avion décentré. Dans la réalité, cet ap- prentissage est très dangereux et en conséquence les élèves ne sont qu'informés des risques qui en découlent et ne peuvent pra- tiquer ce type de vol. L'aviation civile et militaire utilise pour l'entraînement 0 des pilotes, des simulateurs mécaniques et ou électroniques. Ce matériel coûte très cher et de toute façon ne fait que simuler un vol d'aéronef. De plus l'élève sait qu'il ne vole pas réellement et n'en a pas la sensation. La présente invention concerne donc un appareil d'instruc- tion et d'entraînement au pilotage d'aéronefs qui supprime, entre autres, les inconvénients précités et permet de voler réellement dans les airs tout comme dans la réalité, sauf qu'il ne peut sor- tir de son circuit. La présente invention consiste essentielllement en une gran- 0 de poutre rigide posée à environ 1/5 de sa longueur sur un pylône porteur, ce qui donne un grand bras et un petit bras. Cette gran- de poutre s'articule sur le sommet du pylône porteur autour de 2 axes, horizontal et vertical.L'extrémité du grand bras peut donc tourner dans un sens comme dans l'autre,monter ou descendre, en ayant pour point d'articulation le sommet du pylône, le petit bras faisant les mouvements inverses. A l'extrémité du petit bras est suspendu un contre-poids qu'il est possible d'alourdir ou d'alléger. A l'extrémité du grand bras est accrochée une élingue de longueur un peu inférieure à la hauteur du pylône. Au bout de cette élingue est accroché l'aéronef à son centre de gravité, l'aéronef pouvant ainsi pivoter en tous sens, par rapport à la grande poutre. Le pylône porteur est fixé au sol et de conception rigide; ce peut-être un gros tube maintenu verticalement par des élingues ou un pylône autoporteur, ou une construction telle que tour en béton semblable à un château d'eau avec au sommet un local tel que tour de contrôle ou restaurant panoramique. Au sommet de ce pylône porteur est installé un système d'articulations permettant de recevoir la grande poutre rigide. Le contre-poids suspendu à l'extrémité du petit bras est taré de façon à alléger l'avion fi- xé à l'autre extrémité de la presque totalité de sa masse. On lui laissera toutefois 20 ou 30 kg pour qu'il reste au sol lorsqu'il n'y aura personne à bord. Une fois le pilote installé à bord, la masse à décoller n'est que le poids du pilote, du carburant (si le moteur est à piston ou turbine) et de la tare. Le fait d'avoir ainsi diminué considérablement la charge alaire de l'aéronef di minue d'autant la portance nécessaire à la sustentation de ce dernier qui peut ainsi décoller à très basse vitesse. Petit à pe- tit, on peut alourdir l'aéronef en allégeant le contre-poids afin de s'approcher le plus possible d'un vol réel. L'aéronef se pro- pulse.par ses propres moyens mais étant allégé, la puissance né- cessaire peut-être nettement inférieure à la normale. Le fait que l'aéronef est libre de ses mouvements, l'élève pilote pourra ap- prendre les manoeuvres de tangages, roulis et lacets. Au sol l'a- éronef pourra rouler en faisant des écarts de quelques mètres (suivant la hauteur du pylône porteur et de l'élingue), ce qui permet à l'élève d'apprendre à rouler. Même que l'aéronef soit allégé, il aura toujours un effet d'inertie semblable à la réali- té (au décollage en vol et à l'atterrissage) grâce à l'effet d'i- nertie proportionnel du contre-poids. Le mouvement de montée en altitude de l'aéronef est automa- tiquement limité par une roue située en dessous du contre-poids muni d'un amortisseur et qu'en touchant le sol ne crée pas d'à- coups. L'appareil, selon l'invention, permet de faire évoluer sur terre et dans les airs des aéronefs tels que avion (moteur à hé- lices ou à réaction), hélicoptère, gyrocoptère. Dans tous les cas les aéronefs sont suspendus au bout de l'élingue à leur centre de gravité. Pour le cas de l'hélicoptère comme du gyrcoptère, ces derniers sont suspendus au-dessus de la tête du rotor par un sys- tème permettant la rotation. L'appareil, selon l'invention, permet de faire évoluer des planeurs à condition d'installer un lanceur, type moto réducteur, entrainant la grande poutre rigide par son point de rotation. L'appareil, selon l'invention, permet de faire évoluer des aéronefs qui se propulsent eux-même grâce à leur moteur à hélice ou à réaction. Les aéronefs peuvent-être propulsés par des mo- teurs électriques, l'énergie étant amenée jusqu'à l'aéronef par un câble électrique courant le long du pylône porteur, du grand bras et de l'élingue. Dans ce cas, un contacteur rotatif sera installé au sommet du pylône porteur sous la tête d'articulation de la grande poutre rigide. L'appareil, selon l'invention, permet un apprentissage de la manoeuvre des aéronefs pour un coût considérablement inférieur, à durée égale par rapport à l'école de pilotage classique sur de vrais aéronefs. Pour une durée identique, la présente invention permet de consacrer beaucoup plus de temps à l'entrainement des manoeuvres, notamment le décollage et surtout l'atterrissage. L'appareil, selon l'inventiuon, est présenté aux dimensions de 65 mètres de rayon soit la longueur du grand bras et 10 mètres de hauteur pour le pylône porteur, soit un diamètre de 130 mètres et un périmètre ou longueur de piste d'environ 400 mètres. L'appareil, selon l'invention, peut-être construit plus grand ou plus petit que le modèle décrit. L'appareil, selon l'invention, peut-être construit à des di- mensions plus petites que le modèle décrit et pouvant être utili- sé pour faire évoluer des maquettes d'aéronefs radio-commandées. Dans ce cas, l'appareil, selon l'invention, serait destiné à l'é- cole de pilotage des maquettes radio-commandées. Compte-tenu du grand diamètre de rotation, le pilote ne res- sent pas l'effet de force centrifuge. A la vitesse de 25km/heure, l'aéronef mettra environ une minute pour faire un tour de piste, ce qui ne donne pas l'impression de tourner en rond, l'effet de force centrifuge étant pratiquement nul. L'appareil, suivant l'invention et les dimensions décrites peut faire évoluer des aéronefs à une altitude de 30 mètres envi- ron, ce qui permet d'avoir la distance nécessaire pour apprendre le décollage et surtout la phase d'atterrissage avec ce que l'on appelle l'arrondi. L'appareil, suivant l'invention, permet à un élève pilote de décoller, de voler et d'atterrir sous toute orientation du vent compte-tenu qu'il évolue autour d'une piste circulaire. Il est possible aussi de modifier le centrage de l'aéronef soit par le déplacement du point d'accrochage, soit par l'adjonction de char- ges judicieusement disposées afin de faire subir à l'élève les effets d'un mauvais centrage, ces conditions de vol étant prati- quement impossibles à réaliser en école de pilotage traditionnel- le sans prendre de gros risques. La présente invention concerne donc un appareil d'entraine- ment et d'école de pilotage d'aéronef peu coûteux à construire, d'un prix de revient à l'utilisation très faible par rapport au moyen traditionnel et permettant de consacrer à durée de vol égal un temps plus important à l'apprentissage des manoeuvres de dé- collage et surtout d'atterrissage ainsi que la conjugaison en vol des trois axes, tangage, roulis, lacets et ceci en toute sécurité par n'importe quel temps. L'invention sera décrite plus en détail par les dessins an- nexés à titre d'exemple mais nullement limitatif et sur lesquels La figure 1 est une élévation latérale de l'appareil d'en- trainement et d'apprentissage au pilotage des aéronefs selon l'invention. La figure 2 est une vue en plan du même appareil. La figure 3 est une élévation de face de la partie centrale du même appareil. La figure 4 est une élévation de face d'un des losanges constituant la grande poutre rigide. La figure 5 est une élévation de face du système d'articula. tion suivant l'axe (E) et l'axe (F). Comme le montrent la figure 1 et la figure 2, l'appareil, selon l'invention, comporte une potence centrale (A) prolongée d'un côté par un grand bras rigidifié (B) et de l'autre côté un petit bras rigidifié (C), les bras (B) et (C) étant soutenus en divers points par des câbles (1) partant tous du même point d'at- tache (8). A l'extrémité du petit bras (C) est accroché un contre -poids (G) par un joint universel (H) lui permettant de s'articu- ler en tous sens. En dessous de ce contre-poids (G), une roue (I) orientable et auto directrice est fixée avec amortisseur souple. Cette roue (I) sert de butée souple et sans à-coups avec le sol lorsque l'appareil s'incline. Sur les côtés du contre-poids (G), des plaques de fonte (12) sont accrochées de façon amovible, ce qui permet d'alléger plus ou moins l'aéronef (M). A l'extrémité du grand bras (B) est accrochée une élingue (J) par un joint uni- versel (K) lui permettant de s'articuler en tous sens. A l'autre extrémité de l'élingue (J) est accroché l'aéronef (M) par un joint universel (L) permettant à cet aéronef (M) de s'articuler en tous sens grâce à ce joint universel (L). Tout l'ensemble décrit au paragraphe précédent est posé au sommet du pylône (D) et s'articule autour de deux axes horizontal (E) et vertical (F). En l'occurence, comme le montrent les figures 1-2 et 3, la potence centrale qui peut-être d'une composition quelconque, sera de préférence constituée, comme représenté, d'un tube principal (15) des deux tubes en croix (27) et (28) raidis par les tubes (26), les quatre tubes (17) maintiennent le tube (15) verticale- ment par le point de jonction (16), le haut du tube (15) est maintenu verticalement à partir du point (8) par les câbles (2) et (20). Les deux tubes (18) sont contreventés verticalement par les tubes (19) des points (15) aux points (16) et horizontalement par les câbles (9) des points (29) aux points 15). Sous la potence (A) est fixé le tube (27), un système de charnière (31) venant s'adapter dans la charnière (30) et permet- tant la rotation suivant l'axe (E). La base de la charnière (30) qui prend appui sur une butée à billes (32) est prolongée par le pointeau (34) lui-même guidé dans la cage (33); c'est le haut de cette cage (33) qui sert d'assise à la butée à billes (32). Cet ensemble charnière (30) et pointeau (34) pivote autour de l'axe vertical (F). Le pylône (D) est un tube fixé au sol par tous moyens lui interdisant de bouger. Il est maintenu verticalement par des câ- bles (6). Une partie des câbles (6) part du haut du pylône (D), l'autre partie part de la mi-hauteur de ce pylône. Ils sont amar- rés à des piquets (7) solidement fixés au sol. Le nombre de câ- bles (6) est en quantité suffisante pour permettre un bon main- tien du pylône (D). Le contre-poids (G) est un réservoir rempli d'eau ou de sa- ble, mais il est préférable de le remplir de grenaille d'acier pour en diminuer son volume à poids égal. Ce contre-poids (G) est suspendu à l'extrémité du petit bras (C) par un joint universel (H) lui permettant ainsi de rester toujours en position verticale quelle que soit la position horizontale ou inclinée du petit bras (C). Par le fait que ce contre-poids (G) reste toujours vertical, la roue (I) fixée en-dessous et auto orientable prendra toujours contact avec le sol dans de bonnes conditions. Cette roue auto orientable peut-être d'un modèle courant que l'on trouve dans le commerce. Elles existent avec amortisseur incorporé ou dans d'au- tres modèles. C'est la roue "Ballon" qui fait office d'amortis- seur. La masse à incorporer dans le contre-poids doit-être suffi- sante pour que l'ensemble mobile(A)(B)(C)soit équilibré de telle sorte que le contre-poids (G) tend à descendre et par définition que l'extrémité du grand bras (B) tend à monter. Tout autour du contre-poids (G) des plaques de fonte (12) peuvent-être accro- chées ou décrochées facilement. Il est préférable que le poids de chaque plaque (12) ne dépasse pas 20 kg afin qu'un homme de force moyenne puisse les manutentionner. ces plaques (12) sont munies d'une poignée pour faciliter leur manutention. Le nombre de plaques (12) à positionner autour du contre- poids (G) est variable suivant le poids de l'aéronef (M) fixé à l'extrémité de l'élingue (J) et suivant l'allégement désiré de cet aéronef (M). De préférence, ces plaques seront en acier ou en fonte. Comme le montrent les figures 1, 2 et 4, le grand bras (B) est constitué principalement d'un grand tube central (13) composé lui-même de plusieurs éléments raccordés entre eux par des colle- rettes (23). Sur chaque tronçon de tube (13) est soudé une colle- rette (23) à chaque extrémité permettant leur raccordement par boulonnage. Sur la longueur du bras (B) sont répartis des losan- ges porte-câble tel que décrit sur la figure 4. Cet ensemble est rigidifié par un treillis de câbles (3) et (5). L'ensemble de ce bras (B) est porté par les câbles (1) dont le point d'accrochage commun est situé au sommet de la potence (A) au point (8). Sur le bras (B), les câbles (1) sont accrochés aux losanges (N) de part et d'autre au point (25), le bras (B) est relié à la potence par boulonnage entre collerettes au point (29). L'ensemble de ce bras (B) est maintenu également par les câbles (10) dont le point d'accrochage gauche et droit est commun et situé aux points (15) sur le bras (B), les câbles (10) sont accrochés au losange (N) en haut et en bas au point (24). Tout cet ensemble donne un effet de triangulation ayant pour but de rigidifier le grand bras (B). Comme le montrent les figures 1, 2 et 4, le petit bras (C) est de conception identique au grand bras (B), seuls les câbles sont plus courts; le principe d'accrochage des câbles (1) et (11) est identique. Le point (29) joue la même fonction dans les deux cas. Comme le montre la figure (4), les losanges (N) sont consti- tués d'une collerette centrale trouée (23) sur laquelle sont sou- dés les tubes (21), l'ensemble étant rigidifié par les tubes (22) soudés sur l'ensemble. Aux points (24) et (25) des systèmes d'ac- crochages pour câble sont prévus. Comme le montre la figure (1), une élingue (J) est accrochée au bout du grand bras (B) par un joint universel (K) ce qui per- met à l'élingue de s'articuler en tous sens. A l'autre extrémité de l'élingue (J) un joint universel muni d'un crochet (L) permet de suspendre l'aéronef (M) par son centre de gravité. D'autres systèmes de sustentation peuvent-être utilisés à la place de l'é- lingue (J) tout en conservant les joints universels (K) et (L) tels que tubes rigides, élingue élastique ou mixage d'une de ces solutions tel que: une partie rigide et une partie élastique. Les points (35) et (36) sont des anneaux d'amarage permettant d'y accrocher l'extrémité d'un câble de treuil (non représenté sur les dessins). Ces deux treuils sont fixés au sol, l'un sous le point (35), l'autre sous le point (36). Ce système permet de ma- noeuvrer l'ensemble mobile suivant l'axe (E) afin de placer ou d'ôter l'aéronef (M) et de placer ou d'ôter les plaques (12). L'aéronef (M) peut-être de tout type convenable. Ce peut- être un aéronef réformé pour des vols classiques, mais acceptable pour ce type d'utilisation; ce peut-être aussi un aéronef facti- ce conçu spécialement pour la présente invention. Le joint uni- versel (L) permet à l'aéronef de s'articuler en tous sens et par conséquent de pivoter autour de trois axes de tangage, de roulis et de lacets. L'appareil, selon l'invention est utilisé de la manière sui- vante: en manoeuvrant les treuils situés sous les points (35) et (36), le pilote amène le contre-poids (12) à toucher le sol. Il place le nombre de plaques (12) nécessaire pour alléger l'aéronef suivant le type de vol désiré. Il manoeuvre les treuils pour ame- ner le joint (L) de l'élingue (J) à la hauteur de l'aéronef (M). IL accroche cette élingue à l'aéronef et décroche les câbles des des treuils des points (35) et (36). L'appareil est prêt à fonc- tionner. Le pilote monte dans l'aéronef, met le moteur en fonc- tionnement et procède aux manoeuvres en vue d'un vol d'aéronef comme dans la réalité. L'utilisation de l'appareil, selon l'invention, présente l'avantage considérable de permettre à un pilote moniteur de sui- vre du sol toutes les manoeuvres de son élève et de communiquer avec lui par radio ou même par gestes. Il va de soi, que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil d'entrainement aérien décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention, par exemple, la structure de la potence (A) des bras (B) et (C), le montage articulé en (E) et (F). Il est possible aussi d'utiliser d'autres systèmes de contre -poids (G) et de plaques (12), ainsi qu'un autre procédé de butée que celui de la roue amortisseur (I), par exemple un limiteur d'inclinaison au niveau de l'articulation suivant l'axe (E), le pylône (D) peut-être remplacé par un pylône auto porteur ou par une tour en béton. Enfin, l'élingue (J) qui est l'une des pièces principales de l'invention décrite peut se présenter sous de mul- tiples formes et compositions telles que souple,rigide,élastique. L'appareil selon l'invention est entièrement démontable en petits éléments faciles à manutentionner et composés de tubes,ca- bles,losanges.contre-poids. A chaque extrémité des tubes est sou- dé une collerette percée de plusieurs trous permettant d'assem- bier ceux-ci entre eux. L'appareil selon l'invention est facilement montable, démon- table et transportable sur route, on peut donc l'installer en des lieux différents suivant les besoins des utilisateurs. REVENDICATIONS 1) Appareil d'entraînement et d'apprentissage au pilotage des aéronefs, caractérisé en ce qu'il comprend une potence cen- trale (A) prolongée d'un côté par un grand bras (B), de l'autre côté par un petit bras (C), les bras (B) et (C) étant soutenus par des câbles porteurs (1). Cet ensemble (A) (B) (C) est posé au sommet d'un pylône porteur (D) et articulé autour de deux axes, horizontal (E) et vertical (F); l'extrémité du grand bras (B) est relié à l'aéronef (M) par un moyen de liaison (J). A l'extré- mité du petit bras (C) est suspendu un contre-poids (G) qui per- met d'alléger le poids de l'aéronef (M). L'aéronef (M) se propul- se de ses propres moyens et de la même façon que dans la réalité. 2) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de liaison (J) est maintenu à l'extémité du grand bras (B) par un joint universel (K) lui permettant de s'articuler en tous sens. 3) Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que le moyen de liaison (J) est muni à son extrémité basse d'un cro- chet de sécurité solidaire d'un joint universel (L). 4) Appareil selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que le moyen de liaison (J) est une élingue de type câble ou corde. ) Appareil selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que le moyen de liaison (J) est une barre rigide. 6) Appareil selon les revendications 2 et 3 caractérisé en que le moyen de liaison (J) est une élingue élastique donnant plus de souplesse aux effets d'inertie. 7) Appareil selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que le moyen de liaison est mixte et comportant une partie ri- gide ou élingue et l'autre partie élastique. 8) Appareil selon l'une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé en ce que l'aéronef (M) est suspendu au cro- chet du joint universel (L) par son centre de gravité. 9) Appareil selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'aéronef (M) peut-être suspendu aux alentours de son centre de gravité afin de modifier la configuration aérodynamique de vol de l'aéronef (M) notamment centrage avant et centrage arrière. ) Appareil selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes caractérisé en ce que l'aéronef (M) est libre de ses mouvements notamment roulis, tangage et lacets ainsi que d'une certaine liberté de roulage au sol. 11) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le contrepoids (G) est suspendu au bout du petit bras (C) par un joint universel (H) lui permettant de rester toujours en position verticale et de pouvoir s'articuler en tous sens, ce contre-poids étant un réservoir rempli d'eau ou de sable ou de grenaille d'a- cier, le poids de ce réservoir ayant pour but d'équilibrer l'en- semble mobile de l'appareil de façon à ce que ce contre-poids (G) cherche à descendre. 12) Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que le contrepoids reçoit tout autour de sa surface latérale des plaques (12) ayant pour but d'alléger plus ou moins la masse de l'aéronef (M). 13) Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que dessous le contre-poids (G) est intallée une roue (I) auto orien- table à amortisseur. Cette roue (I) sert de limiteur d'inclinai- son en faisant butée souple avec le sol. 14) Appareil selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes caractérisé en ce qu'il peut s'articuler autour.de deux axes horizontal (E) et vertical (F), ce qui permet à l'aéronef (M) de tourner dans un sens comme dans l'autre autour de l'axe (F) et de monter ou descendre autour de l'axe (E). ) Appareil selon la revendication 14 caractérisé en ce que la charnière (30) permettant l'articulation autour de l'axe (E) ) est prolongée par un pointeau (34). 16) Appareil selon la revendication 15 caractérisé en ce que le pointeau (34) est guidé dans la cage (33) cette même cage(33) servant à son sommet d'assise à la butée à billes (32). 17) Appareil selon la revendication 15 et 16 caractérisé en ce que la charnière (30) et son pointeau (34) peuvent tourner dans un sens comme dans l'autre autour de l'axe (F) en prenant appui sur la butée à billes (32). 18) Appareil selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes caractérisé en ce que la potence (A), le grand bras (B), le petit bras (C), le pylône (D) sont démontables.