Brevet FR2679866A1 — publié le 19930205

Cet aéronef doit permettre le transport par voie aérienne des charges de une à deux tonnes sur de courtes et moyennes distances. I1 est équipé pour utiliser des terrains peu aménagés. ETAT ACTUEL DE CES TYPES D'APPAREILS Une première constatation concernant l'aviation dite "légère" nous amène à conclure au manque d'évolution technologique de tout ce secteur. I1 existe quelques modèles de transport de frêt de bas de gamme, mais ils sont une adaptation de modèles conçus il y a une quarantaine d'années. Sur ces appareils, les chargements et déchargements de frêt restent des opérations délicates. Les problèmes de centrage sont importants. La conception ancienne de ces appareils en font des outils délicats du point de vue maintenance, entrainant des coûts prohibitifs. Enfin, le manque d'originalité dans la conception de ces appareils en font en général un produit toujours mal adapté aux besoins, donc des coûts élevés d'exploitation. AERONEF CARGO DE PETITE TAILLE I1 s'agit de concevoir un ensemble aéronef utilisant des matériaux modernes, dans une technologie moderne et permettant 1) de s'adapter et de répondre aux exigences des clients tout en conservant de bonnes performances aéronautiques. 2) de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance de l'appareil. Pour obtenir ces résultats nous divisons l'aéronef en trois parties, le fuselage composé de son caisson de transport avec ses carénages, les ailes assurant la portance et le groupe de propulsion. Ces trois ensembles réunis forment un aéronef à caractéristiques techniques données. Changer un de ces éléments sur un aéronef actuel est pratiquement impossible sans modifier les deux autres et ceci pour des raisons de stabilité structurelle tant statique que dynamique. Le fuselage de l'appareil est constitué d'une caisse en forme de parallélépipède avec une face avant, une face arrière, une face supérieure, une face inférieure et des faces latérales ouvertes. Un carénage fixe vient sur la face supérieure et un autre sur la face inférieure. Un carénage mobile vient se placer sur les faces latérales. Un carénage mobile de protection du poste de pilotage vient sur la face avant. Un carénage mobile assure la protection du groupe de propulsion, et vient se placer sur la face arrière. La face avant supporte l'ensemble des postes de pilotage et les instruments d'aide au pilotage. La face arrière supporte l'ensemble de propulsion. La forme des ailes se rapproche du type d'ailes qui ont fait l'objet d'un brevet 8203961 à propos d'un aéronef à voilure multiple, basée sur un effet GIRERD NENADOVITCH en 1936. En fait, la forme des ailes utilisées dans ce projet rend quasiment cet effet sans objet. L'aile a la forme d'un anneau elliptique dont la branche inférieure est perpendiculaire au fuselage et se situe sur l'arrière de la face inférieure de la caisse pour sa liaison avec le caisson. Cette branche est inclinée vers le haut pour rejoindre la branche supérieure de l'anneau. La branche inférieure de l'anneau joue entre autre le rôle de profondeur. La branche supérieure de l'anneau est horizontale et va rejoindre l'avant de la face supérieure de la caisse. Cette disposition permet d'accéder à la caisse par des faces latérales avec des engins de déchargement ou de chargement. Le grand intérêt de cette forme permet d'obtenir un moyen simple d'assemblage sur le fuselage. L'aile en forme d'anneau est composée en fait de deux demi-anneaux. Chaque branche de demi-anneau possède un moignon. Chaque moignon a une échancrure de type male sur sa face supérieure. Ces moignons viennent s'encastrer dans des échancrures de type femelle disposées sur la caisse, Le moignon de l'aile superieure vient s'encastrer dans l'échancrure située à l'avant de ia face supérieure de la caisse. Le moignon de l'aile inférieure vient s'encastrer dans l'échancrure située sur une languette dans le prolongement à l'arrière de la face inférieure de la caisse. Une pièce (fig. 13 ) vient solidariser les moignons des ailes supérieures sur la caisse. Une pièce (fig. 4) vient solidariser les moignons des ailes inférieures sur la caisse. Cette liaison aile fuselage est indépendante du profil de-la corde et de l'envergure de l'aile ; de même elle n'est pas liée aux dimensions de la caisse. Le système de propulsion est monté sur un chassis indépendant. Ce chassis possède des points d'ancrage permettant sa mise en place sur la face arrière à l'extérieur de la caisse. La liaison propulsion fuselage est indépendante du nombre de moteurs, de leur dimension, du type d'hélices. L'originalité d'un tel montage est la suivante 1) supposons que nous ayons trois types d'aile a) corde 0,6 m envergure 11 m b) corde 1,3 m envergure 11 m c) corde 1,3 m envergure 13 m Ces ailes possédant toutes les mêmes moignons. 2) supposons que nous ayons trois types de caisson de transport caractérisés par leur hauteur h, largeur 1, longueur L a) h = 1,9 m - 1 = 1,5 m - L = 2,5 m b) h = 1,5 m - 1 = 1 m - L = 2,5 m c) h = 1,5 m - 1 = 2 m - L = 3 m 3) supposons que nous ayons trois types de propulsion caractérisés par le nombre de moteurs et leur puissance a) 2 moteurs type voyager 550 continental - 2 hélices b) 1 moteur type voyager 550 continental - 2 hélices c) 2 Lycomming Nous disposons ainsi de 27 modèles différents avec des caractéristiques pouvant varier du simple au triple dans un sens comme dans l'autre. LES SCHEMAS Planche 1/11 - Planche 2/11 - Planche 3/11 Ces trois planches représentent les plans trois vues de l'aéronef dans sa configuration standard, les dimensions pouvant varier suivant les contraintes du client. Planche 4/11 Elle représente le caisson en vue de dessous figure 4, vue de côté figure 5 et vue de face partielle figure 6 . En vue partielle BB de la figure 4 on peut voir les échancrures permettant la mise en place des moignons des ailes supérieures. La figure g met en évidence sur la face avant le support des sièges de pilote et des instruments de pilotage. Sur la face arrière il appararait la languette de support du bloc de propulsion à mi-hauteur de cette face ; à la base de cette face, la languette possédant une échancrure dans laquelle viennent se placer les moignons des ailes inférieures. La figure 6 représente l'allure de la face avant, cette face est pleine en dessus de la plaque support de sièges de pilotage. Au dessus, elle est composée de deux plaques symétriques par rapport à l'axe dans le plan de cette face situé au milieu de la largeur et dans le sens de la hauteur. L'ouverture au milieu de cette face permet le passage de la cabine de pilotage à l'intérieur de la caisse. Planche 5/11 Elle représente le principe de la liaison des ailes supérieures sur le bloc caisson fuselage. Les moignons des ailes supérieures viennent se loger dans les échancrures à l'avant de la face supérieure du caisson. Une plaque de serrage sur le caisson est rapportée. La figure 7 représente la vue de dessous coupée et la figure représente la vue de face juste derrière le poste de pilotage. Sur la figure 7 le chiffre 1 représente le caisson, le chiffre 2 l'aile supérieure, le chiffre 3 la plaque complémentaire de serrage, le chiffre 4 représente les carénages du caisson qui définissent la forme du fuselage. Le montage des moignons des ailes inférieures à l'arrière du caisson est strictement identique. Ce montage montre que le caisson est posé sur l'aile annulaire. Planche 6/11 Elle représente la partie avant du fuselage constitué de deux places de pilotage, tableau de bord avec les manettes de pilotage. Cette planche montre comment le carénage de la cabine se lève, permettant ainsi un accès facile aux instruments et aux commandes. La figure 9 montre l'installation vue de côté avec le carénage ouvert. La figure 40 montre l'ensemble vu de face sans le carénage. Planche 7/11 Elle représente les pièces de serrage des moignons des ailes sur le caisson. La pièce des ailes supérieures avant est représentée en vue de dessus figure 43 , en vue de côté figure %,eut en vue de face figure. La pièce des ailes inférieures arrière est représentée en vue de dessus figure 46, en vue de côté figure XS , en vue de face figure 4. Planche 8/11 Elle représente une demie aile vu de dessus, l'autre demie aile étant strictement symétrique. Cette demie aile est équipée de volets de courbure, de volets de direction et volets de profondeur. La figure 48 met en évidence la dimension du moignon qui est indépendant de la corde de l'aile et de son envergure. La figure 47 montre une vue partielle de la section du moignon. On voit le renflement qui viendra se positionner dans l'échancrure du type femelle du caisson. Planche 9/11 Cette planche montre une vue de face des demies ailes qui pourront avoir suivant les cas la configuration de la figure et et la configuration de la figure 2 0 . Ces deux formes seront utilisées en fonction du meilleur compromis entre les performances aérodynamiques et les contraintes de structure. Planche 10/11 Elle représente le dispositf de propulsion. La figure 24 montre son installation sur la partie arrière du caisson. La figure 2 t montre bien l'emplacement de deux moteurs type voyager 550 de Continental et deux hélices. La figure 23 montre le bloc mécanique de liaison entre hélice et moteur. Dans cette planche, le chiffre 1 représente les hélices, le chiffre 6 représente les moteurs, le chiffre 7 représente l'ensemble mécanique de liaison hélice moteur. Planche 11/11 Cette planche précise la configuration mono-moteur, bi-hélices. La figure 4 représente la disposition du système sur la face arrière du caisson. La figure 25 représente l'emplacement du moteur et les deux hélices propulsives. La figure 26 montre l'ensemble mécanique assurant l'ensemble du bloc moteur et ses deux hélices. Le chiffre 1 représente la structure du caisson, le chiffre 5 représente les hélices, le chiffre 6 le moteur, le chiffre 7 le bloc de liaison moteur hélices. DETAILS TECRNIOUES Les planches 1/11, 2/11, 3/11 permettent d'observer un dégagement total de la partie latérale du fuselage. Une porte de la longueur de la soute de chargement peut s'escamoter et donner accés à la soute. La hauteur de l'aile haute est au minimum de 2 m 20 ; ceci permet à un porteur mécanique type FENWICK, le modèle de hauteur maxi 2,06 mètres, d'accéder pour charger ou décharger la soute. Le système d'ailes utilisé et l'emplacement réservé à la charge utile permettent de maîtriser le centrage du chargement. Les risques de décentrage ou de centrage dangereux sont pratiquement exclus. La plus grande partie des pièces est réalisée en matériaux composites (KEVLAR-CARBONE). La planche 4/11 représente le caisson de transport. Il est constitué d'un parallélépipède avec une face avant, une face arrière définissant la largeur et la hauteur du parallélépipède, une face supérieure, une face inférieure définissant la largeur et la longueur du caisson, enfin deux faces latérales définissant la hauteur et la longueur du parallélépipède. La face avant est constituée de deux bandes symétriques permettant une ouverture au centre de la force. Cette ouverture part du haut jusqu'au 2/3 de la hauteur de la face avant (figure 6, . A ce niveau et perpendiculairement à cette face vient se situer un plan horizontal à l'extérieur de la caisse, muni de renforts. Ce plan devra supporter les postes de pilotage et les instruments de bord. La forme de cette plaque s'affine au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la face avant. La face supérieure possède à l'avant et à l'intérieur du caisson une échancrure. Elle est visible sur toute la largeur de la face. A l'intérieur de cette échancrure, une deuxième échancrure en retrait de la première et en forme de rectangle assure la partie femelle dans laquelle vient se placer la partie mâle des moignons d'ailes supérieures. La face inférieure se prolonge au delà de la face arrière du caisson par une languette disposée sur toute la largeur de cette face. Cette languette possède, sur sa face inférieure, une échancrure en forme de rectangle dans laquelle viennent s'encastrer les parties mâles des moignons d'ailes inférieures. Sur la face arrière, à l'extérieur du caisson, à mi-hauteur de cette face, un bossage permet de recevoir le chassis du système de propulsion. Ce bossage concerne toute la largeur de la face arrière. La planche 10/11 met en évidence le système de propulsion. Ce système est constitué d'un chassis principal monobloc en carbone en forme de U dans sa section. Sur ce profilé en U vient se fixer deux moteurs côte à côte et de part et d'autre du centre du chassis. A chaque extrémité de ce profilé vient se placer des renforts supportant l'axe des hélices. Ces hélices sont de type propulsives. A l'intérieur du U une transmission soit par courroies crantées, soit par bielle-cardan assure la liaison entre les moteurs et leur hélice respective. Des systèmes antivibratoires seront placés entre ce chassis et le caisson. La planche 11/11 met en évidence le système de propulsion avec un moteur et deux hélices, le chassis principal monobloc en forme de U. Au centre de cette partie vient se fixer un moteur. A chaque extrémité de ce U vient se placer un renfort supportant les axes des hélices. Les hélices sont encore propulsives. A l'intérieur du U une transmission, soit par courroies crantées, soit par bielle-cardan assure la liaison entre l'arbre moteur et les deux hélices. REVENDICATIONS 1) Aéronef cargo de petite taille, caractérisé par une conception de type "kit" comprenant un fuselage avec son caisson de transport, des ailes en formes d'anneau, et un système de propulsion à hélices propulsives. Le fuselage de l'appareil est constitué d'une caisse en forme de parallélépipède avec une face avant, une face arrière, une face supérieure, une face inférieure et des faces latérales ouvertes. Des carénages rapportés sur chacune des faces assurant la forme du fuselage. La face avant supporte l'ensemble des postes de pilotage et les instruments de pilotage. la face arrière supporte l'ensemble de propulsion. L'aile a la forme d'un anneau elliptique dont la branche inférieure est perpendiculaire au fuselage et se situe sur l'arrière de la face inférieure de la caisse cette branche est inclinée vers le haut pour rejoindre la branche supérieure qui est horizontale et va rejoindre l'avant de la face supérieure de la caisse. Cette disposition permet d'accéder à la caisse aux faces latérales avec des engins de déchargement. La liaison aile-fuselage est assurée par la mise en place d'un moignon avec une échancrure de type mâle à l'extrémité de chaque branche des demies ailes. Ces moignons viennent s'encastrer dans des échancrures de types femelles disposées sur la caisse, à l'avant sur la face supérieure pour l'aile supérieure, à l'arrière sur la face inférieure à l'extérieure de la caisse pour l'aile inférieure. Une pièce (figure 13) vient solidariser l'aile supérieure sur la caisse. Une pièce (figure 16) vient solidariser l'aile inférieure sur la caisse. Cette liaison aile-fuselage est indépendante du profil, de la corde et de l'envergure de l'aile, de même, elle est indifférente aux dimensions de la caisse. Le système de propulsion est monté sur un chassis indépendant. Ce chassis possède des points d'ancrage, permettant la mise en place sur la face arrière de la caisse. La liaison propulsion-fuselage est indépendante du nombre de moteurs, de leur dimension et du type d'hélice. 2) Avion cargo de petite taille selon la revendication (1) caractérisé en ce que le caisson (4/11) est constitué d'un parallélépipède avec une face avant, une face arrière, définissant la largeur et la hauteur du parallélépipède, une face supérieure, une face inférieure définissant la largeur et la longueur du parallélépipède, deux faces latérales ouvertes. La face avant est constituée de deux bandes symétriques permettant une ouverture au centre de la face. Cette ouverture part du haut jusqu'au 2/3 de la hauteur de la face. A ce niveau et perpendiculaire à cette face vient se situer un plan horizontal à l'extérieur de la caisse qui devra supporter les postes de pilotage et les instruments de bord. La forme de cette plaque s'affine au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la face avant. La face supérieure possède à l'avant et sur toute sa largeur une échancrure ; à l'intérieure de cette échancrure une deuxième en retrait de la première en forme de rectangle. Cette deuxième échancrure assure la partie femelle dans laquelle vient se placer la partie mâle des moignons d'aile. La face inférieure se prolonge au delà de la face arrière par une languette sur toute la largeur de la face inférieure. Cette languette possède une échancrure en forme de rectangle sur sa face inférieure dans laquelle vient s'encastrer les moignons d'aile. Sur la face arrière, à l'extérieur de la caisse, à mi-hauteur de cette face, un bossage permet de recevoir le chassis du système de propulsion. Ce bossage concerne toute la largeur de la face arrière. 3) Avion cargo de petite taille selon la revendication (1) caractérisé en ce que le système de propulsion est constitué d'un chassis principal monobloc en forme de U. Sur ce U viennent se fixer deux moteurs côte à côte et de part et d'autre du milieu de ce U. A chaque extrémité de ce U vient se placer un axe entrainant une hélice propulsive ; à l'intérieur du U une transmission soit par courroies crantées, soit par bielle-cardan assure la liaison entre les moteurs et leur hélice respective. 4) Avion cargo de petite taille selon la revendication (1) caractérisé en ce que le système de propulsion est constitué d' un chassis principal monobloc en forme de U. Au centre de cette partie vient se fixer un moteur. A chaque extrémité de ce U vient se placer un axe entrainant une héli ce propulsive. A l'intérieur du U une transmission soit par courroies crantées, soit par bielle cardan assure la liaison entre l'arbre moteur et les deux hélices.