Brevet FR2627451A1 — publié le 19890825

La présente invention est du domaine des aéronefs et a plus particulièrement pour objet un aérodyne à décollage et atterrissage vertical. Les aérodynes à décollage et atterrissage vertical connus à ce jour peuvent être classés en deux catégories, d'une part ceux à voilure fixe qui décollent et se posent avec leurs propulseurs verticaux, basculant pour le vol horizontal, comme c'est le cas pour certains avions militaires embarqués sur porte-avions, d-'autre part les hélicoptères à voilure tournante, qui sont très utilisés par l'armée, la sécurité civile, la gendarmerie, le génie civil, etc... mais présentent de nombreux et graves défauts. En effet, sont d'un prix de revient très élevé, présentent une très grande vulnérabilité et dont des perfor- mances limitées en vol horizontal du fait de l'encombrement dû à la présence de la voilure. D'autres projets sont actuellement à l'étude, qui mettent en oeuvre en même temps des moyens propres aux avions et des moyens propres aux hélicop tères comme, par exemple, un rotor pour le vol vertical et des motopropulseurs pour le vol horizontal, ou encore des engins avec motopropulseurs fixés aux ailes, qui sont elles-mêmes pivotantes, or aucun de ces systèmes n'est satisfaisant. En considération des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur connu, le but de la présente invention est de proposer des moyens qui, combinés entre eux, permettent la réalisation d'un aérodyne simple, fonctionnel, robuste et compact, plus performant et plus économique que les hélicoptères actuels, et qui pourra approcher les obstacles jusqu'à les toucher, sans risquer d'endommager les pales des hélices. Ces appareils pourront être très utiles pour les secours en ville, en montagne, en mer. On pourra même prévoir des modèles se posant sur l'eau, avec accès sur le dessus, ce qui sera d'un grand intérêt pour la protection civile, la police, l'armée, etc... Selon la présente invention, un aéodyne à décollage et atterrissage vertical constitué d'une cellule (cabine et ailes) et de propulseurs pouvant pivoter autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de propulsion est caractérisé d'une manière générale en ce que les propulseurs sont au nombre de quatre disposés à l'avant et à l'arrière de la cellule et depart et d'autre des côtés de celle-ci. Selon une caractéristique principale de l'invention, les axes de propulsion de deux propulseurs d'un même côté de l'aérodyne sont coplanaires tandis que les axes de pivotement de deux propulseurs de l'avant ou de l'arrière de l'aérodyne sont colinéaires. Avantageusement des centres de pivotement définis pour chaque propulseur par l'intersection de l'axe de pivotement et de l'axe de propulsion sont disposés dans un plan, dit principal, contenant l'axe principal de la cellule. Selon une seconde caractéristique principale la cellule comprend de chaque côté de la cabine un aileron de forme générale pseudo-paraboloTdale, d'axe parallèle au dit axe principal, une cavité elle aussi de forme pseudo-paraboloTdale formée sous chaque aileron étant destinée à loger un propulseur au voisinage de chacune de ses extrémités un propulseur, des demi-arbres de fixation du propulseur à la cabine d'un côté et à l'aileron de l'autre côté. On pourra pour connaître de façon plus précise la forme dite "pseudo-paraboloidale, se reporter à la définition qui en est donnée plus loin, lors de la description d'une forme particulière de réalisation. Avantageusement, la section de chaque aileron par un plan longitudinal médian de l'aileron, présente une courbure parabolique et est plus proche, vers l'arrière, dudit plan principal. Selon une dernière caractéristique principale, chaque propulseur comprend essentiellement une hélice, un carénage en forme de tuyère entourant l'hélice, un boitier de transmission de mouvement depuis un moteur vers l'hélice, un carter pour mécanisme de variation de pas de l'hélice, un gouvernail qui peut être soit perpendiculaire, soit parallèle aux demi-arbres de fixation. Avantageusement, les demi-arbres côté fuselage ont deux fonctions, hormis celle de fixer le propulseur, l'une étant de transmettre le pivotement aux ensembles propulseurs, l'autre de permettre le passage et le guidage des arbres moteurs. Suivant une particularité de l'invention, au décollage, les axes des hélices sont verticaux, puis passent progressivement à l'horizontale sous l'impulsion de vérins hydrauliques qui agissent sur le demi-arbre de fixation ; suivant une autre particularité les gouvernails ont des axes tourillonnant dans les parois de carénage et les moteurs sont fixés au toit du fuselage soit à l'intérieur, soit sur le châssis, attaquent les arbres de transmission directement ou par l'intermédiaire de réducteur et peuvent être à pistons ou à turbine. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va être faite d'une forme particulière de réalisation d'un aérodyne de l'invention, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles - la fig.l est une vue de côté de l'aérodyne dans sa forme générale, - la fig.2 en est une vue de dessus, - la fig.3 est une demie vue de face de l'aérodyne de la fig.1, - la fig.4 est une vue partielle de côté à rapprocher de la fig.3, - la fig.5 est une coupe longitudinale d'un propulseur, - la fig.6 est une représentation axiale du même propulseur, et - la fig.7 est un diagramme explicatif de la définition de la forme "pseudo-parabololda- le. Sur la fig.1, l'aérodyne de l'invention est d'une manière générale constitué d'un fuselage 1 profilé relativement long et étroit de forme régulière ressemblant à celui d'un avion contenant un poste de pilotage, une cabine 1' pour passagers, des moteurs qui sont au nombre de deux ou quatre, à turbine ou à pistons, des réservoirs de carburant et des servo-commandes, de deux ailerons semi-cylindriques 3 latéraux d'axe parallèle à un axe principal 8, de même longueur que la partie supérieure de fuselage à laquelle ils sont fixés, les ailerons étant profilés et de section courbe et échancrés à chaque extrémité pour permettre le pivotement des propulseurs dans une cavité hémi-cylindrique formée sous chaque ailerons, celle-ci étant destinée à loger au voisinage de chacune de ses extrémités un propulseur 4 ; les propulseurs qui sont au nombre de quatre sont disposés deux à l'avant et deux à l'arrière de la cellule (cabine, ailes) de part et d'autre des côtés de celle-ci et peuvent pivoter autour d'un axe perpendiculaire à un axe de propulsion 5. Les axes de propulsion 5 de deux propulseurs d'un même côté de l'aérodyne sont coplanaires, et les axes de pivotement 6 de deux propulseurs de l'avant ou de l'arrière de l'aérodyne sont colinéaires. Le centre de pivotement 7 défini pour chaque propulseur par l'intersection de l'axe de pivotement 6 et de l'axe de propulsion 5 sont disposés dans un plan, dit principal, contenant l'axe principal 8 de la cellule. La section de chaque aileron 3 par un plan longitudinal médian de l'aileron présente une courbure parabolique et est plus proche, vers l'arrière, dudit plan principal. Une définition de la forme dite pseudo-parabololdale de la partie supérieure d'un aileron peut être comprise en relation avec la fig.7 dans laquelle a est une parabole définie dans le plan XY, et Z un axe de révolution autour duquel peut tourner la parabole, le volume engendré par la rotation de la parabole étant dit présentement pseudo-paraboloTdal, et sa surface étant dite aussi pseudo-paraboloTdale ; si l'on coupe le pseudoparaboloIde par un plan passant par l'axe de révolution, chacune des surfaces obtenues définit sensiblement la forme interne de la partie supérieure d'un aileron.L'aérodyne est, en outre, supporté par trois trains analogues 9 disposés sur sa face inférieure. Sur le fuselage, 8 l'arrière, se trouvent un stabilisateur 14 de vol et le gouvernail 15 de direction utilisé en vol de translation. Les moteurs sont fixés au toit du fuselage soit à l'intérieur, soit sur le dessus et attaquent les arbres de transmission directement ou par l'intermédiaire de réducteurs. Sur la fig.2, une vue de dessus de l'aérodyne met en évidence les quatre groupes propulseurs 4 fixés à l'aérodyne par deux demi-arbres 10 creux, profilés, l'un tourillonnant dans la paroi de la cabine 1, l'autre dans celle de l'aile 3. Le demi-arbre situé du côté du fuselage a deux autre fonctions hormis celle de supporter les groupes propulseurs, l'une étant de transmettre au groupe le pivotement, que lui imprime un mécanisme à l'intérieur du fuselage, l'autre étant de permettre le passage et le guidage de l'arbre de transmission qui va du moteur à un pignon conique menant (non représenté). La fig.3 illustre une vue partielle de face mettant en évidence l'intérieur de la cavité hémi-cylindrique 3 contenant les propulseurs 4. Ceux-ci comprenant les hélices 11, les c-arénages 12 en forme de tuyère, des gouvernails, des carters contenant les arbres d'hélice, un boîtier de transmission de mouvement depuis un des pignons coniques avec roulements et butée de mécanismes de variation de pas, et des vérins actionnant les gouvernails (non représentés). Au décollage, les axes des hélices sont verticaux, puis passent progressivement à l'horizontale sous l'impulsion de vérins hydrauliques (non représentés) qui agissent sur le demi-axe de fixation. La forme et les dimensions des ailes 3 qui enveloppent les groupes propulseurs, canalisent l'air aspiré par l'avant. Cet air exerce une pression sous toute la face inférieur de l'aile assurant une sustentation maximum. La fig..4 étant une vue partielle de côté du dispositif suivant la fig.1 permet, grâce à sa disposition sur la même planche que les fig.3, 4, 6 une meilleure compréhension de celles-ci en établissant une correspondance entre les fig.3 et 4. La fig.5 est une illustration de la composition d'un groupe propulseur 4 qui met en évidence la position de ses éléments constituants les uns par rapport aux autres. Au décollage, à l'atterrissage et en vol stationnaire, les axes 5 des groupes propulseurs sont verticaux, cette position permet à l'aérodyne de se mouvoir en avant ou en arrière, et de virer grâce aux gouvernails 4' des groupes qui dévient le flux d'air engendré par les hélices 11. Les gouvernails 4' des groupes arrières dont les axes sont parallèles aux demi-arbres 10 de fixation assurent la propulsion. Les gouvernails 4' avant qui ont leurs axes perpendiculaires aux demi-arbres 10 de fixation servent à la direction. Lors du passage du vol vertical au vol horizontal, les groupes pivotent progressivement jusqu'à ce qu'ils aient leurs axes parallèles à celui du fuselage, dès que la vitesse est suffisante et que la sustentation est assurée par la voilure. En vol horizontal, la direction est assurée par une dérive 15 située sur et à l'arrière du fuselage. Les gouvernails arrière, servent alors de dérive de profondeur et les gouvernails avant sont neutralisés. La fig.6 fait apparaître l'hélice tournant à l'intérieur du carénage 12. Le diamètre des hélices, et donc le rayon de courbure des ailes, sont fonction de la masse de l'appareil, la gamme de cet aérodyne pouvant aller du plus petit biplace jusqu'au gros porteur. On pourra prévoir des aérodynes de grandes dimensions ayant plus de quatre ensembles propulseurs ; il suffira de les installer dans les ailerons en pratiquant des ouvertures dans ceux-ci. Bien que l'on ait décrit et re présenté des moyens particuliers de mise en oeuvre de l'invention, il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à cette forme mais qu'elle s'étend à toutes les formes et moyens équivalents comportant les caractéristiques générales énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1.- Aérodyne du type constitué d'une cellule (2)(cabine (1') et ailes (3)) et des propulseurs (4) poùvant pivoter autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de propulsion (5), caractérisé en ce que les propulseurs sont au nombre de quatre disposés à l'avant et à l'arrière de la cellule et de part et d'autre des côtés de celle-ci 2.- Aérodyne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes de propulsion (5) de deux propulseurs (4) d'un même côté de l'aérodyne sont coplanaires, et en ce que les axes de pivotement (6) de deux propulseurs de l'avant ou de l'arrière de l'aérodyne sont colinéaires 3.- Aérodyne selon la revendication 3, caractérisé en ce que des centres de pivote ment (7) définis pour chaque propulseur par l'intersec tion de l'axe de pivotement (6) et de l'axe de propul sion (5) sont disposés dans un plan, dit principal, contenant l'axe principal (8) de la cellule 4.- Aérodyne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cellule (2) com prend de chaque côté de la cabine (1') un aileron (3) de forme générale semi-cylindrique, d'axe parallèle au dit axe principal (8), une cavité ayant approximativement la forme dite pseudo-parabololdale, (3') formée sous chaque aileron étant destinée à loger au voisinage de chacune de ses extrémités un propulseur (4), des demi-arbres (10) de fixation du propulseur à la cabine (1') d'un côté et à l'aileron (3) de l'autre côté 5.- Aérodyne selon la revendication i ou 4, caractérisé en ce que chaque propulseur com prend essentiellement -une hélice (11), un carénage (12) en forme de tuyère entourant l'hélice, un boitier de transmission de mouvement depuis un moteur vers lhéli- ce, un carter (13) pour mécanisme de variation de pas de l'hélice, un gouvernail (15) qui peut être soit perpen diculaire, soit parallèle aux demi-arbres de fixation 6.- Aérodyne selon la revendication 4, caractérisé : en ce que la section --de chaque aileron- par un plan longitudinal médian de- l'aileron, présente une légère courbure et est plus proche, vers l'arrière, dudit plan principal 7.- Aérodyne selon la revendication 5, caractérisé :: en ce que les demi-arbres (10) côté fuselage ont deux fonctions, hormis celle de fixer le propulseur, llune étant de transmettre le pivotement aux ensembles propulseurs (4), l'autre de permettre le passage et le guidage des arbres moteurs 8.- Aérodyne selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au décollage, les axes (6) des hélices sont verticales, puis passent progressi vement à l'horizontale sous l'impulsion de vérins hy drauliques qui agissent sur l-e demi-axe (6) de fixa tion 9.- Aérodyne selon la revendication 5, caractérisé en ce que les gouvernails (4') ont des axes tourillonnant dans les parois de carénage (12), et en ce que les moteurs sont fixés au toit du fuselage soit à l'intérieur, soit sur le châssis, attaquent les arbres de transmission directe ment ou par l'intermédiaire de réducteur et peuvent être à pistons à turbine.