Brevet FR2619786A1 — publié le 19890303

Disposition de sustentation par action directe du flux des moteurs pour aéronefs à décollage vertical La présente invention se rapporte à une disposition de sustentation par l'action directe du flux des moteurs pour aéronefs à décollage vertical. Cette disposition est propulsive pour permettre le décollage vertical et fournit la sustension totale ou partielle pendant le vol horizontal par poussée directe des moteurs. En cas de besoin, on peut modifier la géométrie ou le profil des plans ou varier l'angle d'attaque de ceux-ci afin de produire la sustentation au cours de l'avancement horizontal. L'invention applique directement la traction des moteurs sans l'intervention des ailes. L'axe ou vecteur de force appliqué a la même intensité, la même direction et le même sens que la somme vectorielle résultante des forces nécessaires pour mouvoir l'aéronef et qui est égal et opposé à la résultante de la somme des résistances qu'il y a lieu de vaincre et qui sont le poids et la résistance totale à l'avance dans l'air. D'autre part, on peut appliquer les forces séparément, l'une pour contrecarrer le poids et l'autre pour contre- carrer la résistance totale à l'avancement. Les moteurs peuvent être du type Superfan, UHD ou à dérivation ultrahaute, UDF ou du type à hélice sans conduit, turbopropulseur et même, quoique moins efficace, à hélice. Les hélices du moteur doivent se trouver sur la partie haute de l'aéronef et au-dessus du centre de gravité afin que la traction pour compenser le recul donne une grande stabilité à l'aéronef. En cas d'utilisation de plusieurs moteurs, on veillera & ce qu'ils se trouvent le plus rapprochés entre eux au-dessus du centre de gravité; tous les moteurs peuvent être du type Fan ou & tuyère dirigeable. Les moteurs tourneront autour de l'axe transversal de l'avion mus au moyen de vérins hydrauliques ou bien au moyen de moteurs électriques ou hydrauliques et d'un système d'engrenages. Une visière sur la zone postéro-supérieure du capot améliore le rendement des moteurs. Lors de l'utilisation de plusieurs moteurs, certains de ceux-ci peuvent être fixes dans le sens et dans la direction de la résultante des vecteurs de la traction et de la sustentation dans le vol horizontal; c'est pourquoi ceux-ci seront pourvus d'un volet à la zone postéro-inférieure pour redresser le flux d'air pendant le décollage vertical ou bien on utilisera un Fan ou tuyère dirigeable, tout cela servant à contr8ler le tangage de l'avion. On peut obtenir une petite inclinaison en utilisant une puissance asymétrique. L'air conditionné, l'air antigivrant, la pression hydraulique et l'alimentation électrique seront parfaitement prélevés des moteurs fixes. Pendant l'avancement horizontal, il peut être opportun de reculer le centre de gravité en vue d'obtenir une plus grande efficacité. Les ailes de l'aéronef ne sont utilisées que comme stabilisateur et deviendront sustentatrices en augmentant leur angle d'attaque ou en modifiant leur profil au moyen de volets, d'un stabilisateur horizontal, etc. C'est pourquoi, il convient que le centre de pression résultant de toute la surface soit reculé quelque peu pendant l'avancement horizontal. On veillera à ce que le point d'application de la résistance totale à l'avan- cement soit en recul par rapport au centre de gravité et au point d'application de la traction. Des volets radiaux ayant jusqu'à quatre missions dans le jet d'air éliminent le couple de rotation du moteur et peuvent être utilisés pour assurer le contrôle et la stabilité à basse vitesse ou en vol vertical, raison pour laquelle certains de ces volets peuvent être mobiles et contrôlent la direction en tournant autour de leur axe. Si, seuls tournent les volets de l'axe transversal de l'avion et s'ils le font dans un même sens, ils contrôlent le tangage. Si, seuls tournent les volets de l'axe longitudinal, on contrôle le roulis. Un des volets, le plus avancé, peut ressortir de la zone inférieure de l'aéronef et, de cette façon, on peut contrôler la direction en vol horizontal. En montée, la stabilisation peut être favori- sée par le déplacement du centre de gravité. La stabilité peut toujours être contrôlée au moyen de gyroscopes. En vol horizontal, tant la-direction que la profondeur ou le roulis sont contrôlés de façon conventionnelle. Le vecteur résultant de la sustentation des plans lorsque l'on étend le volet de bord d'attaque et de sortie doit être proche du centre de gravité. Pour le vol horizontal, il peut y avoir des moteurs additionnels à n'importe quel endroit de l'aéronef mais, de préférence, sur la zone avant pour obtenir une plus grande stabilité. La montée ou la descente est contrôlée par la puissance lorsqu'il y a peu de déplacement horizontal; en cas de vitesse horizontale, on peut contrôler la montée au moyen de l'inclinaison du moteur ou en agissant sur le gouvernail de profondeur tout en variant la puissance. Dans la descente, on peut utiliser l'effet alaire pour obtenir la sustentation afin d'économiser l'utilisation des moteurs jusqu'à la proximité du sol. Il faut que la zone par oh passe le jet d'air ou de gaz soit libre, raison pour laquelle, dans certains cas, la zone postérieure de l'aéronef est divisée en deux moitiés, le jet circulant au milieu. Dans d'autres cas, il suffit que la zone centrale postérieure au moteur soit vide et libre. Le centre de gravité est maintenu ou déplacé par pompage de carburant. Les installations des moteurs giratoires seront opportuné- ment flexibles et recouvertes ou protégées; si on le désire, elles sortiront par l'intérieur de l'axe. Il ressort de ce qui vient d'être indiqué plus haut que l'invention présente les avantages suivants par rapport aux techniques de décollage vertical d'aéronefs connues actuellement: - si l'un des moteurs s'arrête, il ne se produit pas de capotage, grâce à la grande stabilité - il est possible d' atterrir et de décoller n'importe o, même sur des véhicules en mouvement, ce qui est fort important en cas de panne; - il est possible d'atterrir et de décoller de façon conventionnelle ou mixte à vitesse réduite; - les atterrissages sont fort doux; - le train d'atterrissage peut être très léger; - les atterrissages et les décollages sont moins dange- reux en raison de la vitesse réduite; - dans les décollages et les atterrissages, il suffit de la puissance de sustentation, à peu près un tiers de la puissance totale; dans les avions conventionnels, il faut, en outre, la puissance nécessaire pour vaincre la résistance à l'avancement, laquelle est spécialement haute au décollage, surtout la résistance induite par l'extension du Flap ou volet ou par le grand angle d'attaque; - le volet (Flap) n'est pas nécessaire, quoique l'on puisse l'utiliser en cas d'urgence; - il n'y a pas besoin d'aides complexes ou d'ILS; - les manoeuvres sont plus rapides; - il y a moins de danger de collision; - le vent n'affecte pas les atterrissages et les décolla- ges dans les petites zones protégées; - le choc avec des oiseaux est plus difficile vu la basse vitesse de déplacement & altitude réduite et parce que l'impact est moins important; - on peut atterrir et décoller sans visibilité avec moins de difficultés; - il est plus facile d'effectuer le ravitaillement de carburant en vol grâce à la position statique, ce qui permet de décoller avec moins de poids et de se ravitailler en vol périodiquement, ce qui produit une grande économie; - le rendement est supérieur, car on ne produit pas de résistance induite puisque l'on n'utilise pas les ailes pour produire la sustentation, parce que le poids est plus léger et que la consommation de carburant est moindre. Ci-après on explique l'invention par rapport aux dessins annexés o: - la figure 1 montre l'emplacement d'un moteur sur l'aéronef avec l'inclinaison appropriée pour produire la sustentation et un avancement horizontal; - la figure 2 montre un aéronef au moment du décollage ou de l'atterrissage; la figure 3 représente une disposition avec trois moteurs au moment du déplacement vertical, avec la zone postérieure aux moteurs ouverte; - la figure 4 montre une variante de réalisation o la partie libre ou creuse est uniquement la zone centrale de l'aéronef et postérieure aux moteurs également utilisés en disposition de vol vertical; - la figure 5 représente une variante o presque toute la zone supérieure de toute la superficie inférieure de l'aéronef est utilisée pour loger les passagers; les moteurs se trouvent dans la disposition de vol horizontal, certains d'entre eux pouvant être fixes dans cette position; - la figure 6 montre une autre variante de réalisation de l'invention o la disposition de propulsion est appliquée à une aile volante mais également sur son centre de gravité; - la figure 7 montre un moteur Superfan à inclinaison fixe correspondant à la poussée de sustentation et d'avancement; - la figure 8 représente une turbine à inclinaison variable. En ce qui concerne la figure 1, on a déjà indiqué qu'il y est montré l'emplacement d'un moteur 1 sur l'aéronef 2 avec l'inclinaison approximative pour produire la sustentation et l'avancement horizontal. Sur cette figure, on représente le vecteur W, qui est le poids. Le vecteur D est-la résistance totale à l'avan- cement. Le vecteur T est celui qui correspond à la traction pour contrecarrer le poids et la résistance et qui fournit la direction et le sens dans lequel il y a lieu d'appliquer la puissance de traction. La cavité 3 permet la circulation du jet d'air ou de gaz à travers le fuselage de l'avion et vers le bas. Quant à la figure 2, elle montre un aéronef au moment du décollage ou de l'atterrissage o l'on voit qu'il n'y a à vaincre que le vecteur W. Les volets radiaux 4 dont on ne montre que 3 sont des volets de contr8le autour des trois axes principaux de l'avion. Sur cette figure, on représente également le vecteur L qui est celui de sustentation. Quant à la figure 3, on y représente une disposition à trois moteurs au moment du déplacement vertical, avec la zone postérieure aux moteurs ouverte, 5 étant le stabilisateur vertical, 6 le gouvernail de direction, 7 le gouvernail de profondeur et 8 les ailerons. Quant à la figure 4, elle montre une variante o la partie libre ou creuse est uniquement la partie centrale de l'aéronef et la postérieure aux moteurs utilisés, également en position de vol vertical, 9 représentant les Flaps (volets) ou gouvernails de profondeur. La figure 5 représente une variante o presque toute la zone supérieure de toute la surface inférieure de l'aéronef est utilisée pour loger les passagers. Les moteurs se trouVent en position de vol horizontal et l'un d'eux peut être fixe dans cette position. A la figure 6, on représente une autre variante de réalisation de l'invention o l'on applique la disposition de propulsion à une aile volante mais aussi sur le centre de gravité de celle-ci. Quant à la figure 7, on y montre un moteur Superfan à inclinaison fixe correspondant à la poussée de sustentation et d'avancement. Le volet 11, à la zone postérieure, est pour renverser l'inclinaison du courant d'air ou de gaz en vue de créer la poussée verticale; celui-ci est actionné par le vérin 12, 13 étant la structure de l'avion, 14 le volet de contrôle de direction qui agit sur le flux de sortie de la turbine ou Fan; ce volet, ayant son axe incliné de quelque 450 et ressortant par la zone inférieure du fuselage, peut également agir comme contrôle de direction en vol horizontal; le n 16 est le support unissant le moteur à l'avion et à l'intérieur 17 de ce support peuvent passer les installations entre le moteur et l'avion. Enfin, la figure 8 représente une turbine à inclinaison variable tournant autour de l'axe 18 sur le support 19 de l'aéronef et le palier 20, actionné par les pignons 21, les installations du système électrique, pneumatique, hydraulique, etc., pouvant passer à travers l'axe creux 22; la référence numérique 23 correspond à la surface inférieure de l'aéronef. La nature de l'invention ayant été suffisamment décrite, de même que la façon de la réaliser dans la pratique, il y a lieu de constater que les dispositions indiquées plus haut et représentées sur les dessins cijoints sont susceptibles d'être modifiées dans les détails dans la mesure o ces modifications n'en altèrent pas le principe fondamental. Revendications 1. - Disposition sustentatrice par l'action directe du flux des moteurs pour aéronefs à décollage vertical, caractérisée par le fait qu'elle utilise au moins un moteur (1) disposé dans une ouverture (3) réalisée dans l'avion en fonction du centre de gravité de celui-ci et vers l'arrière, ce moteur se trouvant disposé au-dessus du centre de gravité de l'avion, de telle sorte que la traction du moteur contrecarre le poids (W) et la résistance totale (D) à l'avancement, alors que le moteur peut être fixe ou à inclinaison variable; et par le fait que, lorsque le moteur est fixe, il utilise un volet (14) pour renverser l'inclinaison du courant d'air ou des gaz ou utilise la tuyère ou "Fan" inclinables afin de créer une poussée verticale alors que, lorsque le moteur permet une inclinaison variable, celle-ci s'obtient au moyen d'un axe (18) disposé sur les supports (19) de l'avion, axe qui est actionné par une transmission à engrenages (21). 2..- Disposition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, dans le jet d'air du moteur, se trouvent disposés des volets radiaux (4) qui éliminent le couple de rotation du moteur et permettent d'assurer le contrôle et la stabilité à vitesse réduite ou en vol vertical, ce pour quoi l'un de ceux-ci peut être giratoire, auquel cas, ils contrôlent également la direction.