Brevet FR2610286A1 — publié le 19880805

Aeronefs à ailes battantes formant des huit. L'invention, intéressant l'industrie aeronautique, concerne l'aviation civile et militaire et les transports aeriens particulièrement sur de courtes distances. Apportant une solution séduisante associée à l'avion à ailes à géométrie variable, concurrente de l'acronef à voilure tournante, dont la vitesse horizontale demeurera toujours insuffisante, l'invention découle avantageusement de la "bionique" ou. science des systèmes dont le ionctionnement ressemble à celui d' organisations naturelles, comme par exemple le radar et son analogie avec le système de détection de la chauve-souris. Le médecin et physiologiste Jules MAREY (1830-1904), un des créateurs de la chronophotographie, découvrit en observant le vol des insectes la forme de leurs battements d'ailes dans l'air.Selon ma théorie, le processus de ce mode de déplacement engendre dans l'air quatre vortex tournant en deux superpositions, et en sens inverses dans chaque paire, et 1' inertie de cet air tourbillonnant, moennant un rythme de battements adéquat, réagit abondamment sur la voilure en diminuant lténergie dé- pensee pour déplacer les ailes : le claquement de rouet qui accompagne le vol de la mouche "coephénomia" ne fait-il pas supposer que cette dernière bat tous les records de vitesse, le vol transonique ? Dans une atmospnère à leur echelle toujours perturbe, la stabilité te vol des insectes, des hyper-ultra-légers, serait due à la vitesse du vent relatif consécutif aux differents rythmes et à la forme en huit de ses battements d'ailes, rythmes échelonnés de 30 à 30u fois par seconde selon les espèces, et torme récupérant l'inertie du vent relatif tout en memorisant la synchronisation des mouvements cycliques et simultanés de la voilure, mouvements des variations du diedre, de la rleche, et de l'incidence. Le dispositif, objet de l'invention, dite "aeronefs à ailes battantes formant des huit", permettant d'obtenir une sustentation stable, rapide, et économique par la récupération de l'inertie du vent relatif, est caractérisé par le fait qu'il est constitué de moyens mobiles incorporés produisant sur la voilure, par synchronisation après leurs calages, les mouvements cycliques et simultanés des variations du dièdre, de la flèche, et de l'incidence, et de systèmes de pilotage contrôlant l'amplitude des variations de l'incidence et le déplace menz du centre de gravite de l'aeronef.Selon une réalisation de 1' invention, les battements d'ailes formant des huit sont caractérises par un ensemble de mouvements issus d'un seul mouvement initial et alternati:, résultant de la rotation d'un excentrique animé par un moteur thermique auquel il est relie par une boite d'engrenages aux rapports multiplicateurs, et par un volant, l'axe excentré étant mobile dans la fenêtre pratiquée dans le berceau d'un synchronisateur, berceau librement solidaire, par roulements à billes interposés, ae quatre axes parallèles rigidement solidaires de la cellule de l'aeronef, entre les deux supports de rotules d'ailes. Selon une autre réalisation de l'invention, le mouvement alternatif initial, par arbres télescopiques intercalés entre le berceau et les rotules d'ailes, produit le mouvement cyclique du dièdre. Selon une autre réalisation de l'invention, le mouvement alternatif initial, par deux crémaillè- res rigidement solidaires de la cellule de l'aeronef, en engrenant deux pignons droits a roues libres, dans un sens pour l'une et dans l'autre sens pour l'autre, disposees symetriquement d'un côté, puis de 1' autre, aux bouts d'un axe cannelé, librement solidaire du berceau, imprimant à l'axe une rotation a sens unique (le diamètre des pignons droits est en rapport avec la rotation de l'axe cannele : une demirotation de pignon droit par alternance), rotation transmise a un cylindre exinscrit de deux rainures, à quatre courbes égales, opposées, et connues, rainures parallèles mais à courbes réduites (se rappro enfant de ia ligne droite, les courbes reduites limitent le mouvement de flèche, mais facilitent granaement la circulation des ergots dans leur rainure, par contre l'adaitivite de rainures parallèles, exinscrites sur une suite de cylindres hypothétiques enrilés sur le même axe cannelé, augmenterait l'amplituae au mouvement de flèche), aépla canut, par ergots qui ies guident sur deux tiges rigidement solidaires du berceau, tiges parallèles à l'axe cannelé et symétriquement disposees au-dessus au cylindre, à mi-parcours de la distance qui sépare les deux rotules d'ailes, une navette principale à un seul ergot adapté dans la rainure tête de file, navette suivie d'un pont à un seul ergot; adapté aans la deuxieme rainure, pont qui relie librement le cylindre aux deux tiges guides, la navette principale étant libres ment solidaire, par petites rotules interposées, des arbres telescopiques de rotules d'ailes, produit le mouvement cyclique de flèche.Selon une autre réalisation de l'invention, le même mouvement alternatif initial, par aeux paires de ciseaux symétriquement disposées entre le berceau ei les rotules d'ailes, et sous les bras télescopiques ae rotules d'ailes à condition que le cylinare exinscrit ae rainures soit d'un diamètre sulfisantv, ciseaux librement solidaires d'une part par des charnieres reliant supports cie rotules a'ailes et vers ceau en touts de branches de ciseaux, d'autre part par de petites rotules a axes çélebcopiques reliant les axeb de rotules ailes et les navettes secondaires en bouts des autres branones de ciseaux, nattes seconaires à ergote inaividuels pénétrant dans la premlère ramure, navettes secundaires disposees sur des tiges parallèles concentriquement à l'axe cannelé de part et d'autre du cylindre en deux positions diamétralement opposées, dont l'une en vis-à-vis du milieu du quart de la circonférence concentrique au cylindre, dispositions plaçant les navettes secondaires sur deux niveaux conciliables par rapport aux positions des branches télescopiques de ciseaux que par un dispositif egalisant ces niveaux, soit l'apport intercalaire d'un pont unissant rigidement la navette basse et la rotule haute de la branche télescopique correspondante, les deux branches à charnières supportant deux glissières à trous adaptables aux pivots des glissières aes branches télescopiques à rotules, les glissières à pivots étant contrôiées, avec ressorts de rappel interposés, par câbles sous gaines souples reliés aux commandes du poste de pilotage, le rappro cillement ou l'éloignement des pivots ae ciseaux des axes ae rotules d' ailes determinant ''amplitude des changements angulaires de la voilure, produit le mouvement cyclique d'incidence.Selon une autre realisation de l'invention, la maniabilité du vol est complétée par des commandes agissant sur le déplacement du centre de gravité de l'aeronef dont la cellule présente une similitude avec la balance dite "ro maint (l'axe virtuei qui joint les rotules d'ailes correspond a l'axe atequilibre de l'aeronef), cellule equipée en son centre intérieur d' une soufflerie qui expédie par son conduit l'air à l'extrémité arriere de la cellule ou une Doucne ae sortie se trouve prolongée de deux ailerons horizontaux contrôlées par des commandes independantes l'une de l'autre, ailerons qui orientent l'air dans la direction voulue pour créer en bout de cellule, par force de réaction, un levier déplaçant le centre de gravité de l'aeronef dans la direction recherchée. Selon une autre realisation de l'invention, de profil biconvexe, les deux ailes sont des plans elli'ptiques à âmes en nids d'abeille, et surfa- ces extérieures polies, l'ensemble devenant d'une rigidité non dépourvue d'une certaine souplesse. Selon une autre réalisation de 1' invention, le calage simultané des éiéments mobiles qui engendrent les mouvements du dièdre, ae la flèche, et de l'incidence, est obtenu lorsque le berceau du synchronisateur est en fin de course basse, le bout des ailes est en position haute, par son ergot la navette principale se situe à mi-chemin entre deux courbes opposées de sa rainure, les navettes seconaaires se localisent à mi-parcours des courbes de la même rainure, couroes symétriques et orientées vers l'arrière ae l'aeroner ; les glissières des brancnes télescopiques de ciseaux, tirées vers les navettes secondaires à bouts de compression des ressorts ae rappel des commandes d'incidence, et le régime du moteur poussé au maximum de l'accélération, produit le vol sustentateur optimum. Les regimes du moteur associes aux commandes d'incidence et de deplacement du centre ae gravité de l'aeroner procurant le looping, la vrille, le tonneau, la montee oblique ou verticale, la descente oblique ou verticale, le vol en ligne droite ou horizontale, les virages à gauche, a droite, et le vol stationnaire, ce type d'aeroner se prê- te au décollage ou à l'atterrissage sur des aires réduites, comme par exemple celles d'une terrasse en haut d'une tour, ou d'un pont de sous-marin en surtace, et egalement à son garage dans des dimensions limitees, les ailes étant susceptioles d'être pliées aux emplantures qui jouxtent les rotules d'ailes. Le dessein annexe illustre, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du dispositir conforme a la présente invention. La Fig.1 es; un schema expliquant la production du mouvement alternatif a la base de soute la synonronisation de trois mouvements simultanés, mouvements de dièdre, de flèche, d'incidence, ce mouvement alalternatif résulte du moteur thermique (1) animant la botte d'engrenages (2), le volant (3), et l'axe excentré (4) qui evolue dans la fe nêtre du berceau (5) du synchronisateur mobile entre les axes parallèles (6).La Fig.2 montre le mécanisme qui reproduit le mouvement de dièdre transmis aux rotules d'ailes (7) par les arbres télescopiques (8) liés par les petites rotules (9) a la navette qui glisse sur la paire ae tiges parallèles (11) guidées par son ergot t12), tiges (11) rigidement solitaires du berceau (5) qui se déplace entre les axes parallèles (6). La Fig.3 montre de quelle façon la navette principale (15) est déplacée sur les tiges parallèles (1C) par l'ergot (12) qui pénètre dans la rainure (16) à quatre courbes égales, opposées, et connues, parallèles à celles de la rainure (17) qui reçoit l'ergot (22) lié rigidement aux tiges (11) par un pont ; les rainures (16) et (17) creusées dans le cylindre (10) tournent dans un seul sens par 1' effet de l'axe cannelé (14) librement solidaire de pignons droits t20) et (21) i roues libres (dans un sens pour l'une et dans l'autre sens pour l'autre), pignons droits engrenés aux crémailleres (18) et (19) rigiaemen; solidaires de la cellule de l'aeronef ;; du fait ae I' auditivite aes mouvements engendrés d'une part dans la rainure (17) par l'ergot t22) déplaçant le cylindre (10) librement solidaire des cannelures (14), et d'autre part dans la rainure (16) par l'ergot (12), la navette principale (ils) développe le mouvement ae flèche. La Fig.4 montre en (23) une paire de ciseaux, en (24) la branche telescopique à charnières, en (25) une des cnarnières librement solidaire d'un des deux supports de rotules d'ailes, en (26) un support de rotule d'aile, en (27) l'autre charnière librement solidaire du berceau, en (28) une branche télescopique à rotules, en (29) une des deux rotules de navettes secondaires, en (30) une navette secondaire, en (31) une rotule d'axe de rotule d'aile, en (32) une tige guide de navette secondaire, en (33) un ergot de navette secondaire, en (34) un pivot de ciseaux, en (35) un ressort de rappel, en (36) un câble de commande de glissière de pivot, en (37) une gaine souple de cable de commande d'incidence ; la navette (30) en se déplaçant sur les tiges paralleles (32) par l'effet des ciseaux (23) change de place 1' axe (31) ae rotule d'aile dans le support (26) et produit le mouvement cyclique d'incidence, ce mouvement se trouve réduit par le rap prochement du pivot (34) de l'axe (31), et amplifie par l'éloignement du pivot (34) de l'axe (31), changements parfaitement controlaDles par le câble t3b) dans Sa gaine souple (37) qui peut comprimer le ressort de rappel (35). La Fiv.5 illustre approximativement une vue en perspective du montage compact de l'ensemble mecanique permettant la reproduction au battement formant des huit. REVENDICAIIONS. 1- Dispositif, dit "aeronefs à ailes battantes formant des huit", dont l'objet est d'obtenir une sustentation stable, rapide, et économique par la recuperation de l'inertie du vent relatait, caracterisé par le lait qu'il est constitue de moyens mobiles incorpores produisant par synchronisation sur la voilure, après leurs calages, les mouvements cycliques et simultanés des variations du dièdre, de la fleche, et de l'incidence, et ae systèmes de pilotage contrôlant l'amplitude variable de l'incidence, les déplacements au centre de gravité de l'aero- nef, et les régimes du moteur. 2- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les battements d'ailes rormant des huit sont obtenus d'un seuil mouvement initial et alternatif, résultant de la rotation d'un axe excentre (4) animé par un moteur tnermique (i), à pistons ou à turbines, auquel il est lié par une botte d'engrenages (2) auv rapports mult,- plicateurs, et par un volant (3), l'axe excentré (4) étant mobile dans la fenêtre pratiquée dans le berceau (5) d'un synchronisateur, berceau (5) librement solidaire, par roulements à billes interposes, de quatre axes parallèles (6) rigiaement solidaires de la cellule de l'aeronef, entre les deux supports (26) de rotules d'ailes (7), supports rigidement solidaires de la cellule de l'aeronef. 3- Dispositif, selon les revendications 7 et 2, caractérisé par le fait que le mouvement alternatif initial, par arbres télescopiques (b > in tercalés entre le berceau (5) et les rotules (7), produit le mouvement cyclique du dièdre. 4- Dispositif, selon les revendications 1,2, et 3, caractérisé par le fait que le mouvement alternatif initial, par deux crémaillères in tercalées (18) et (19), rigidement solidaires de la cellule de l'aeronef, engrenant deux pignons droits (20) et (21), à roues libres, dans un sens pour l'une, dans l'autre sens pour l'autre, disposées symétriquement o'un côte, puise ae l'autre, aux bouts d'un axe cannelé (14), librement solidaire du berceau (5) par les supports (13), imprimant a l'axe (14) une rotation à sens unique (le diamètre des pignons droits est en rapport avec la rotation de l'axe cannelé : une demi-rotation de pignon droit par alternance et deux alternances par battement formant un huit), rotation transmise à un cylindre (10) exinscrit de deux rainures connues (16) et (17) à quatre courbes égales et opposées, rainures parallèles (lob) et (-j7) mais a courbes réduites (se rapprochant ae la ligne droite, les courbes réduites limitent le mouvement de flèche, mais facilitent grandement la circula tion des ergots dans leur rainure, par contre ltadditlvlte des rainures pbraileles exinscrites sur plusieurs cylindres nypotnétiques entilés sur ie iuême axe cannelé rétablit l'zmplitude du mouvement de flèche), depiaçant, par ergots (12) et (22.) qui les guident sur deux tiges (11) rigidement solidaires du berceau (5), tiges (17) parallèles à l'axe cannelé (14), et symétriquement disposées au-dessus du cylinare (ru), à mi-parcours de la distance qui sépare les rotules a' ailes t7), une navette principale (15) a un seul ergot (12) adapté dans la rainure tête de file (1 b), navette (15) suivie d'un pont a un seul ergot (22) oaapté dans la deuxieme rainure (17), pont qui relie le cylindre (io) a un support rigidement solidaire des tiges (11) et du berceau (5), la navette principale (vis) étant librement solidaire, par petites rotule interposées (9), des bras télescopiques (8) de rotules d'ailes (7), produit le mouvement cyclique de flèche. 5- Dispositif, selon les revendications 1,2,3, et 4, caractérisé par le fait que le même mouvement initial et alternatif, par deux paires de ciseaux (23) symétriquement disposées entre le berceau (5) et les rotules d'ailes (7), et sous les bras télescopiques (8), à condition que le cylindre (10) soit d'un diamètre suffisant, ciseaux (23) librement solidaires d'une part par des charnières (25) et (27) reliant supports (26) de rotules d'ailes (7) et berceau (5) en bouts de branches télescopiques t24), d'autre part par de petites rotules (29) et (31) a axes télescopiques reliant les axes (31) de rotules d'ailes (7), et les navettes secondaires (30) en bouts des autres branches (28), navettes (30) à ergots individuels (33) pénétrant dans la rainure (16), navette (30) disposées sur des tiges parallèles (32) concentriquement à l'axe cannelé (14), de part et a'autre du cylindre (70), où une des deux paires de tiges (32) est placée en vis-à-vis du milieu du quart de la circonference concentrique au cylindre (i (tu), dispositions plaçant les navettes secondaires (30) sur deux niveaux conciliables par rapport aux positions des branches télescopiques (28) des ciseaux (23) que par un dispositif égalisant la difference de hauteurs soit l'apport intercalaire d'un pont rigidement solidaire ae la navette basse (30) et l'unissant a la rotule haute (29) de la branche télescopique (28) correspondante, les deux branches télescopiques (z4) à charnieres (25) et (27) supportant des glissières à trous adaptables aux pivots (34) des glissières des branches télescopiques (28) à rotules (29) et (31), les glissières à pivots (34) étant contrôlées, avec ressorts de rappel interposés (35), par câbles (3b) sous gaines souples (37) reliés au poste de pilotage, le rapprochement ou l'eloi- gnement aes pivots (4) des axes (311 determinant l'amplitude des changements angulaires de la voilure, produit le mouvement cyclique Q winciaence. 6- Dispositif, selon les revenaications 1,2,3,4, et 5, caracterisé par le fait que la maniabilite du vol est complétée par des commandes liées au poste de pilotage es agissant, unies ou séparees, sur deux ailerons norizontaux disposés å l'extrémité arriere de l'aero ner, les ailerons prolongeant une bouche, aboutissement d'un conduit intérieur à ia cellule pourvue en son centre a'une souIflerie, les ailerons orientent l'air ae la bouche dans le sens voulu pour créer, par une force de réaction, un levier déplaçant le centre de gravité de l'aeronez, analogiquement conformé comme une balance dite "romai ne" (I'axe virtuel qui rejoint les rotules d'ailes correspond a i' ave d'équiliore de l'aeronef). z- Dispositif, selon ies revendications 1,2,3,4,5, et 6, caractérisé par le liait que les ailes, au profil biconvexe, sonc des plans elliptiques, à âmes en nlds d'abeille, et surfaces extérieures polies, 1' ensemble produisant une rigidité non dépourvue de souplesse. 8- Dispositif, selon les revendications 1 à 7 prises dans leur ensemble ou selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le calage des pièces mobiles qui engendrent les mouvements cycliques du dièdre, de la flèche, et de l'incidence, localise le berceau (5) du synchronisateur en fin de course basse, le bout des ailes est en position haute, par son ergot (12) la navette principale (15) se situe à mi-chemin entre deux courbes opposées de sa rainure (16) à mi-parcours qui joint les rotules d'ailes (7), les navettes secondaires (30) se plaçant à mi-chemin des courbes de la rainure (16), courbes symétriques et orientées vers l'arrière de 1' aeronef, les glissières des branches télescopiques (24 > et (28) des ciseaux (23) étant tirées vers les navettes (30) à bout de compression des ressorts de rappel (35) des commandes d'incidence, et le régime du moteur étant au maximum de l'accélération, produit le vol sustentateur optimum.