Brevet FR2605589A1 — publié le 19880429

L'invention est relative à un nouveau concept de véhicule aérien. Ce concept permet de mettre à la portée de tous un moyen de déplacement aisé, évoluant en tous terrains et tous climats, pouvant intéresser une large clientèle tant industrielle que privée. On sait qu'il est d'usage d'utiliser à ce jour pour moyens de déplacement l'avion et l'hélicoptère, mais ces appareils nécessitent AVION : Coût élevé - Infrastructures lourdes ( aéro drome, hangars ) - Connaissance du pilotage réservée à une minorité. HELICOPTERE : Coût six fois plus élevé que pour l'avion terrain dégagé - Aptitude au pilotage encore plus sélective. Vitesse limitée par la dimension du rotor N'est utilisable que sur de faibles distances. En conséquence des centaines de tentatives ont été faites pour réunir vitesse, autonomie et décollage vertical, ces appareils dénommés convertibles sont restés d'un coût prohibitif tant à la construction qu'à l'utilisation nécessitant de plus une très grande compétence de pilotage ge permettant d'assurer en l'air la transformation. Tout ceci est bien évidemment hors de la portée d'acquisition et de conduite de l'utilisateur moyen auquel il ne reste plus que son automobile comme moyen de déplacement adapté à ses capacités et à son budget. Pouvoir acquérir et utiliser un véhicule qui vous enlève de n'importe quel endroit, qui vous dépose à n'importe quel autre avec la sécurité et la simplicité d'une automobile, beaucoup plus rapidemment et en ligne droite si on le désire, n'est actuellement pas possible.Il faut entendre pae là que l'hélicoptère ne peut en aucun cas s'approcher des branches d'arbre, des lignes téléphoniques et électriques ... etc.Ces approches lui sont fatales. L'invention à pour but notamment de résoudre ces différents problèmes avec un appareil d'un nouveau type qui peut en effet : voler en forêt entre les arbres en frôlant leurs branches, attérir dans une cour d'immeuble étroite et en redécoller, froler les lignes à hautes tensions...etc. En bref attérir et décoller en tous lieux - Utilisation d'un seul tunnel de sustentation - Utilisation des effets gyroscopiques des couronnes en bout de pales pour la stabilité. - Utilisation du carénage du tunnel intégré dans la coque pour supprimer l'action de la vitesse hori zontale sur les hélices, et pour supprimer tous dangers des pales sur l'environnement. - Utilisation du système monocoque pour rigidifier le tout, supprimer le chassis et rendre l'appareil étanche. - Utilisation de la forme cimeterre des hélices pour améliorer le rendement - Utilisation de la forme parasol de 11 hélice infé rieure pour améliorer la sustentation. - Optimisation des espaces pour disposer. d'un grand volume habitable et utilisable tout en disposant du plus petit maître couple, donc de la meilleure pénétration dans l'air. L'invention consiste en une nouvelle conception de l'utilisation d'éléments déjà employés séparement pour certains. Le premier but à atteindre, en plus du seul fait de voler est la stabilité. Or jusqu'à présent tous les chercheurs ont Ou bien fait un seul rotor, mais de taille démesurée donc dangereux, encombrant et freinant la vitesse. Ou bien pensé que le volume habitable devait être sustenté par trois ou quatre rotors placés en périphérie. L'impossibilité d'une régulation parfaite de l'ensemble a entrainé son instabilité. En outre une seule hélice nécessite un petit rotor anti-couple au bout d'un levier assez long (la queue indispensable de l'hélicoptère). L'appareil suivant l'invention se caractérise en ce qu'il comporte entre autres dispositions deux hélices contrarotatives sur un même axe, placées dans un tunnel au centre de l'appareil, moulé dans la forme profilée de celuici. Ceci évite l'inconvénient des pales a' l'air vibre qui limitent la vitesse horizontale de l'appareil. Ces hélices sont beaucoup plus petites que celles d'un hélicoptère et doivent donc tourner plus vite pour obtenir la même sustentation. Pour la stabilité, l'invention tient en ce qu'elle met en application l'effet des gyroscopes. Les bouts des pales des hélices sont reliés par une couronne cylindrique fixée rigidement sur les pales. I1 y a dons deux couronnes tournant en sens inverse, se complémentarisant en permanence sur leur-ase commun, lequel est étroitement solidaire de l'ensemble de l'appareil. leur taille et leur poids, sur le plan gyroscopique deviennent importants, d'où la stabilité de l'appareil. l' on obtient ainsi un souffle unique orienté; Donc pas de différences avant-arrière ou gauche-droite. L'invention consiste également dans la combinaison de ce système de sustentation avec une optimale répartition des volumes utilisables afin de réaliser au mieux - Pénétration dans l'air, aérodynamisme. - Logeabilité, visibilité, comfort. - Motorisation, transmission, commandes de vol. - Compacité, cotes d'encombrement. - Esthétique générale. - Facilité de fabrication. D'autres caractéristiques de l'invention seront encore misent en évidence au cours de la description qui suit en égard aulx dessins ci-annéxés, lesquels descriptions et dessins sont bien entendu donnés à titre d'indication. LISTE DES FIGURES La figure nO I montre vu de dessus l'appareil avec la disposition relative des occupants et du moteur par rapport au tunnel central des hélices. La figure nO 2 montre une vue de profil établissant de l'avant vers l'arrière - La position semi-allongée des occupants. - Les formes de l'hélice supérieure et de l'hélice inférieure, de leur couronne et de leur disposition dans le tunnel. - L'emplacement du réducteur, de l'embrayage du moteur et du compresseur. La figure nO 3 montre l'appareil vu de l'avant avec emplacement du tunnel et la formes des flotteurs. COQUE : L'invention a pour caractéristique la combinaison de sa forme auto-rigide avec des matériaux composites à hautes résistances.Cette coque est indéformable et ne nécessite aucun châssis métallique. Elle peut être à double paroi. Les procéaés de fabrication sont ceux du moulage des coques de bateaux de plaisance. le rituel est le même: On éxécute un prototype en bois et plâtre, on prend des moules dessus, et dans ces moules on peut tirer autant d'éléments de coque qu'on le désire.La mécanisation industrielle n'affecte que partiellement ces procédés qui conservent une part artisanale et manuelle irréductible: On place les tissus ( verre, kvlar ou carbone la main et or les impregne ( spatule, pinceau ou rouleau ) également I la ma-n do résines époxy, polyester ou autres. te tout ^ur^- en quelque heures et peut être démoulé et ébarbé. On assemble ensuite les morceaux par plastifica- tion à la main afin d'en faire une coque (I) complète. On plastifie les cloisons et la coque devient encore plus frigide et indéformable. La coque (I) est essentiellement constituée d'un dessus et d'un dessous rassemblés ensuite. le dessus comprend la surface cylindrique du tunnel central (9). Le fond plat comporte les deux flotteurs (3) latéraux, et la découpe circulaire du tunnel ( A l'avant est plastifiée une banquette (IO) pour les quatre passagers, bien dessinée sur le plan morphologique; elle touche le sol de l'appareil aux points talons et fessier et sa plastification renforce la rigidité de la coque. Les trappes d'accès passagers et moteur sont optimisées et répondent aux normes de sécurité aé rienne. La visibilité est tant verticale qu'horizontale que latérale. L'invention réside également dans la disposition des passagers (2) permettant un engin de faible hauteur En effet, les passagers sont semi-allongés comme le sont les pilotes de formule I ou les pilotes de planneurs; Cette position beaucoup plus comfortable, permet la réalisation des formes de l'appareil ayant une meilleure pénétration cans l'air. Touteisis il est parfaitement possible de åisposer les compartiments contenant des passagers avec une hauteur normale, compte tenu de 1' utilisation requise, notament pour les appareils de grande taille, cela venant simplement au détriment du maitre-cOuple, donc de la pénétration dans l'air. L'invention consiste à avoir une surface inférieure plane entre ses deux flotteurs (3) permettant de bénéficier de l'effet de portance de l'air sur le fond, lorsque l'appareil a acquis une certaine vitesse horizontale, il va profiter de la repercussion de l'air sur l'eau et sur le sol appelée " effet de sol ; Ceci donne à 1' appareil une importante sustentation connue sous le nom de " coussin d'air ". Xais tant que l'appareil reste en contact avec l'eau, il se comporte comme un bateau du type " catamaran ll Une caractéristique de l'invention consiste à disposer de deux moyens de créer son coussin d'air, le second étant le souffle crée à bas régime par ses hélices de sustentation. L'invention a donc pour caractéristique d'établir un coussin d'air sur liteau ou sur le sol, SANS L'UTILI STATION DE JUPES SOUPLES. L'invention consiste à donner aux flotteurs (a) un fond plat mais étroit, longitudinal comme le sont les skys nautiques se relevant à l'avant. Le but est de donner à tout appareil qui possède cette forme de flotteurs (3), la capacité de skyer sur l'eau, c'est à dire de faire déjauger l'appareil dès qu'une certaine vitesse ( peu élevée ) est atteinte; Ce qui s'appelé pour les hydravions : aquaplaner. L'objectif atteind par la propriété " coussin d'air est la réduction de la puissance nécessaire par rapport au vol, donc réduction de la consommation. l'usager dispose d'un choix important d'utilisation sur Neige, sable, eau, vase, prairie, glace...etc. L'invention consiste également à tirer bénéfice de l'étanchéité mono-coque (I) pour la rendre propre à 1' usage aquatique. MOTORISATION : L'invention a pour but de ne pas contraindre le fabricant à l'emploi d'une motorisation de type turbine aéronautique chère. En effet il est parfaitement concevable d'aménager des moteurs d'automobile de grosse cylindrée ( ex : V 8 américains ) en répondant aux éxigences de sécurité aérienne, afin d'obtenir la puissance nécessaire : Environ 800 cv., la même que pour un hélicoptère de quatre passagers. I1 suffit de suralimenter le V 8 par un compresseur (5A),sans que cela augmente leur régime. On ne retiendra pas le système actuel appelé' " Turbo qui perd son efficacité en altitude. Nous adop- terons le système plus sûr appelé compresseur " ROOTERS ou une de ses récentes évolutions. C'est une solution non limitative.On peut employer le compresseur centrifuge type aviation, mais celui-ci a un diamètre important donc encombrant. Ce type de moteur a aussi l'avantage de pouvoir être rendu fort silencieux ( voitures américa nes Mais l'invention permet l'emploi de tous types de moteur. Les V 8 auront une consommation du tiers de celle des turbines utilisées par les hélicoptères. Le moteur V 8 (5) a l'axe de son vilebrequin disposé selon l'axe longitudinal de l'appareil. I1 est approché du tunnel (9) au maximum. Le V 8 dispose de son embrayage (53) automobile classique quoique renforcé. Tout autre moteur disposera d'un embrayage. Le réducteur (5G) est placé aussitot après l'embrayage (53). Du réducteur (5C) part l'arbre principal qui va transmettre la puissance moteur aux moyeux (6) par pignons à renvoi d'angle à 900 à taille hélicoldale, comme dans le différentiel d'un gros camion. Le pignon d'attaque est sur l'arbre, et les deux pignons récepteurs chacun dans l'un des deux moyeux (6), qui sont creux à cet effet.L'arbre aura un palier juste avant de quitter le tunnel, et un autre palier au centre de l'axe vertical fixe. Tous les autres systèmes de transmission connus sont possibles Arbres multiples, channes, courroies, galets de frottement, réaction en bout de pales, air comprimé ... etc. PROPULSION HORIZONTALE : L'invention consiste à permettre un choix libre des systèmes de propulsion horizontale, étant entendu que l'appareil offre des conditions de vol identiques à un aéronef n'ayant pas d'hélices de sustentation verticale. De plus le tunnel est fermé lorsque l'appareil a atteint une vitesse horizontale suf-fsan- à sa sustentation. Il devient alors un solide lisse. SYSTEMES : - L'hélice classique comme celle d'un avion carénée ou non, est parfaitement poss ble; Cela nous ramène à la limitation de vitesse qui est celle des avions à hélice, et cela détruit le concept d'engin plat sans aspé rités. - Turbo-réacteurs @ Ils sont possible, peu vent être de petite taille et permettraient des vitesses élevées. - L'AIR PUlSE est le système préféré Ce sont deux turbines (II), une droite une gauche, embrayées sur le moteur V 8 (5), à aubes radiales; Elles donnent des débits d'air considérables rejetés à l'arrière, mais après passage dans des boites de pous sée (I2). le débit se transforme en pression de poussée sur la face de la boitte (I2) op posée à la sortie libre vers l'arrière. HELICES : les hélices seront réalisées corjne celles des hélicoptères selon la technique de stratIfication de différents matériaux composites surtout le kevlar et le carbone, avec fermeture des moules intrados et extra- dos. Elles seront pleines nécessairement pour éviter les phénomènes d'ondes de choc ultrasoniques internes. le nombre de pales (7) est de huit par hélice. Riais ce nombre n'est pas absolu. Il peut diminuer ou augmenter selon les paramètres de diametre de rotor, de ulsance et de régime, pour les differentes tailles d'appareils. Les pales (7) sont réunies entre elles en un moyeu (6) par plastification et boulonnage ou chevillage, tous disposi- tifs autres peuvent être retenus, tels que te@@@s circu- laires entre deux flasques démontables. Le principe utilise l'hélice cimeterre qui répond mieux aux réalités de la dynamique des fluides, son coéficient de traînée étant inférieur, alors que sa capaci- té de charge ( traction ) est augmentée. De plus la pale étant coudée sa superficie est augmentée coc sa capacité de charge l'est également. Enfin on note dans cette forme de pale un recul du seuil d'apparition de l'onde de choc sonique. Le système de sustentation est appliqué dans ce cas précis par deux hélices coaxiales et contra-rotatives. L'hélice supérieure a ses pales (7) en forme de cimeterre situées dans un plan horizontal. L'hélice inférieure a ses pales (7) en forme de cimeterre, mais en même temps les pales se courbent vers le bas. Ainsi l'ensemble des pales (7) a la position des baleines d'un parasol ouvert. le but est de laisser davantage d'espace entre les deux hélices afin que l'air entrainé dans un sens par l'hélice supérieure a;t le temps de calmer sa giration, et soit happé moins violemment dans le sens inverse par l'hélice inférieure. Celle-ci grâce à sa forme pourra mieux recentrer l'air vers l'intérieur du tunnel. Enfin cette seconde courbure vers le bas a la meme consequence aue la pre mière courbure cimeterre dans le plan des pales Cela augmente la surface de pale donc la capacité de charge. Ceci rattrape le pourcentage d'efficacité que perd toujours l'hélice inférieure par rapport à l'hélice supérieure, dans le cas de toutes les hélices contra-rotatives.Nous notons également dans ce système une application de portance plus efficace et plus souple, permettant mieux d'arrondir un atterrissage rapide, permettant également un meilleur contrôle de souffle anv bas régimes, conditions avantageant le survol en coussin d'air. Cette disposition permet d'éviter d'avoir des hélices à pas variables, quoique cette solution soit également applicable pour cet appareil. I1 suffit de jouer sur 12 vitesse de rotation des hélices, donc sur la mise des gaz moteur pour obtenir le vol stationnaire ou la vitesse ascentionnelle désirée. Chaque hélice tourne librement sur un seul axe vertical fixe.Elle est montée sur a=-* roulements de type " TIMKEN " lesquels lui assure un excellent roulement, son centrage automatique, le rattrapage des jeux et la parfaite application de sa poussée vers le haut. L'axe vertical est relativemen court et fort en diamètre Il peut être réalisé en composite, les bagues de roulement étant en acier. L'axe est vertical et dans le centre du tunnel (9), il est relié à la coque de l'appareil par des longerons en composite ultrarigides, peu larges mais hauts à double flancs démontables, fortemment boulonnés sur la coque (I) en avant et en arrière du tunnel (9). L'arbre de transmission aura un palier terminal dans le centre de l'arbre vertical lequel aura un diamètre plus grand en ce point à cet effet. . SECURITE : L'appareil est beaucoup moins sensible qu'un avion, encore moins qu'un hélicoptère au vent latéral fort : Pas d'ailes et pas de grandes pales au vent. En cas de panne moteur, autorotation par débrayage automati que. Cette autorotation est entretenue par des propulseurs à poudre à allumage électrique ce système suffisant largement au retour au sol. Ce système n'étant pas limitatif. Ce type d'appareil est le seul qui permette sans dommages l'utilisation de parachutes de secours. Sièges anti-crash, réservoirs anti-crash, matériaux composites anti-feux, grande résistance de coque au crash grande robustesse des hélices. C'est la stabilité gyroscopique qui est nouvelle et péremptoire, car des plateformes à hélices ont été réalisées mais n'ont pas obtenu la stabilité. APPLICATIONS les usages et applications des appareils ainsi obtenus sont multiples et de tailles différentes. Un certain nombre d'entre elles seront énumérées ci-après à titre d'exemple. a) Caravanes familiales volantes pour le tourisme. b) Moyen de transport individuel pour Tourisme privé, déplacements professionnels chasse, pêche ...etc. c) Antennes chirurgicales volantes. d) Ambulances. e) Interventions incendies, sinistres ...etc f) Transports et liaisons urbaines. g) Transports collectifs. h) Liaisons dans le Tiers monde, dans les zones sans infrastructures routières, pour de petits ou grands appareils. i) Transports de frits. j) véhicules de prospection pétrolière ou géslogique. k) Détection des thonidés en haute mer, ce type d'appareils extra-plats pouvant être empilés comme des doris d'ou un transport et une manutention aisée à bord. 1) Secours en mer. m) Surveillances côtières Douane et Police n) Photographies aériennes. o) Jeux et modèles réduits. p) Loisirs et plaisance aériens et nautiques q) Grues volantes de différentes tailles et puissances...etc. Comme il va de soi, et comme il résulte dailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ae se limite nullement à ceux de ces modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; Elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDIChTIONS I. Véhicule aérien k décollage et atterrissage vertical à partir de supports solides ou liquides, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une cellule auto-rigide forMée de deux coques (I) supérieure et inférieure réunies par un plan de joint horizontal, un tunnel (9) à axe vertical étant nénagé dans les deux coques de préférence dans la zone centrale du véhicule, pour recevoir un dispositif de sustentation constitué de deux hélices coaxiales et contra-rotatives anticouple (13) on disposition superposée, une hélice supérieure (14) à piles cimeterre disposées en plan horizontal, et une hélice inférieure (15) également à pales cixetère mais présentant une seconde courbure de manière à ce que les extrémitées des pales (7) de cette seconde hélice soit éloignées du plan de rotation des pales (7) de la première hélice. Ce dispositif étant entrainé en rotation de préférence par un moteur à combustion interne classique. 2. Véhicule aérien selon la revendication I. caractérisé en ce que les hélices (13) du dispositif sustentateur ont chacune les extrSmités de pales (7) cerclées par une couronne (8) générant un effet gyroscopique assurant l'équilibre de l'assiette du véhicule. 3. Véhicule aérien selon les revendications I. et 2. caractérisé en ce que la cellule est du type Monocoque. A l'état assemblé, la coque inférieur (1) présentant entre deux flotteurs (3) aux patins d'appui, une surface de sustentation sensiblexent plane de manière à ménager entre les deux flotteurs (3) un espace partiel laient clos qui en combinaison avec le dispositif de sustentation dyne tique contribue à créer au décollage un effet de sol par coussin d'air et permet le déplacement de l'engin sur coussin d'air sans l'utilisation de jupes souples. 4. Véhicule aérien selon l'une quelconque des revendications I. à 3. caractérisé en ce que les différentes surfaces de la cellule y compris les surfaces sustentatoires sont de préférence courbes. 5. Véhicule aérien selon les revendications I. à 4. caractérisé en ce que l'utilisation de la forme intègre le tunnel de sustentation permettant ainsi REVENDICATIONS (suite) les hautes vitesses, permet une grande logeabilité et bonne capacité de charge tout en ayant une faible résistance aérodynamique. Offre un ensemble compact et sthétique. 6. Véhicule aérien selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'appareil peut store sur l'eau un bateau catamaran étanche et insubmersible, @@@@es flotteurs se comportent comme des skis permettant d'aquaplaner et de déjauger.