Brevet FR2786405A1 — publié le 20000602

L'invention concerne la réalisation d'un cerf volant hélicoptère autogire. Plus précisément, l'invention est de la catégorie des cerfs-volants dirigeables, comportant deux fils. On connaît et on apprécie les cerfs volant traditionnels en forme de losange attachés à un fil, volant au gré du vent. On connaît également les cerfs volant de la catégorie des ailes volantes de type delta, attachés par deux fits. Ces derniers sont des cerfs volant dirigeables, cela résulte d'un équilibre aérodynamique contrôlé par deux fils, ceux ci induisent une incidence de faite variable qui en modifie la trajectoire. On sait par ailleurs qu'un l'hélicoptère dispose d'une capacité à planer sans tomber comme une pierre, mme en l'absence de motorisation. Cela résulte de la capacité de portance de l'hélice maintenue en rotation à cycle élevé. La rotation de l'hélice est maintenue grâce à un pas descendant, associé à une incidence négative de chaque pale, proche de son angle de finesse. La descente de l'hélicoptère entretient la rotation de l'hélice, qui génère de la portance, qui réduit la vitesse de descente. Un hélicoptère disposant d'une capacité à planer est référencé sous le nom d'autogire. On connaît également la demande de brevet américain 5381988 du 17 janvier 95, qui décrit un cerf volant hélicoptère autogire à un fit non dirigeable, et son procédé de réalisation. Cette invention est vendue sous le nom de Gyro Kite. Ce produit montre cependant une grave défaillance qui n'est pas évoquée dans le texte du brevet qui en protège l'exploitation aux USA : il ne vote absolument pas. Nous considérons que le produit qui se réfère au brevet cité montre une réalisation développée par l'homme de l'art, conforme aux prescriptions de la description. Cette réalisation ne vole pas, et les revendications ne font pas référence à un cerf volant qui vole. Manifestement, ce brevet ne suffit pas à décrire le principe et la réalisation d'un cerf-volant autogire qui puisse donner lieu à une réalisation par l'homme de l'art qui vole. It ne constitue donc pas une antériorité opposable pour un cerf-volant autogire mme non dirigeable. Plusieurs caractéristiques non évoquées dans le texte cité s'avèrent indispensables pour qu'un tel cerf-volant puisse voler, ces caractéristiques sont intégrées à la description de l'invention. L'invention concerne donc au premier abord le principe et la réalisation : -d'un cerf volant hélicoptère autogire qui vole comme un cerf-volant. -qui soit dirigeable et donc pilotable. -qui s'envole et se pose sous commande du pilote. La première condition de vol concerne la portance de ou des hélices. L'hélice de l'hélicoptère Fig 1 doit comporter les pales dont le profil comporte un intrados 1, face inférieure, et un extrados 2 face supérieure, dont les courbures sont celles d'une aile, inclinée vers le bas. Le vent relatif 3 entretient la rotation de l'hélice et celleci crée une portance proportionnelle à la vitesse de rotation donc à celle du vent relatif. La première condition pour le vol est une ou plusieurs notices dont chaque pale en forme d'aile est inclinée en direction du vent relatif. L'invention peut comporter une hélice avec deux pales alignées, comme représenté figure 1, trois pales à 120 , 4 pales 90 , ou plus. L'invention peut également comporter deux hélices superposées qui tournent en sens inverse, autour de leur axe commun, tel que représenté figure 2. Un tel assemblage d'hélice double la portance et supprime le couple gyroscopique que génère une hélice unique. La deuxième condition nécessaire pour le vol est que l'hélice tourne librement autour de son axe, sans frottement notable, et donc que la seule force du vent relatif suffit à entretenir sa rotation. It convient donc de réaliser un palier sans frottement entre l'axe central et l'hélice, ce qui est usuellement réalisé par exemple par -Un roulement à bille. -Un palier en bronze fritté autolubrifié. Cette dernière solution est d'un coût et d'un poids réduit, elle est préconisée. La troisième condition nécessaire pour le vol est que la portance assurée par la ou les hélices dans un vent relatif moyen compense largement te poids de l'ensemble de l'invention et du fit. Par exemple, pour un hélicoptère d'envergure de 30 cm, un poids de structure et d'hélice de 50 g ne doit pas tre dépassé. En conséquence, t'hélice et la structure sont réalisés dans un matériau à faible densité et forte raideur. Une ou des hélices réalisées en htre sont préconisées, une structure en balsa convient. Des matières plastique expansées pour la structure sont envisageables, une matière raide comme du polystyrène choc pour l'hélice est envisageable. Le palier est de préférence réalisé en bronze fritté lubrifié, I'axe en acier, l'un et l'autre de faible diamètre et donc de faible poids. L'axe est solidaire de la structure, le palier est solidaire de l'hélice. Enfin, afin que l'invention figure 3 vole comme un cerf volant, le corps de l'hélicoptère 3 est attaché par un cordon léger 2, selon un point d'attache qui maintient face au vent 1 les faces intrados de ou des hélices. La dérive de queue contribue à stabiliser l'attitude de t'hélicoptère, et sera ajustée pour régler t'assiette. Il est préconisé d'assembler deux hélices tel que présenté sur la figure 3 afin de supprimer les défauts inhérents à l'usage d'une hélice : -Couple gyroscopique -Excès de portance de l'hélice unique coté face au vent -Dissymétrie des vibrations. Les trois conditions de vol étant caractérisées, une version de réalisation de l'invention est un cerf-volant dirigeable, dont la trajectoire est commandée par deux fils à l'instar des cerfs volant de type aile delta. L'hélice en rotation crée une portance de résultante vectorielle proche de son axe. Deux hélices contrarotatives créent une portance dont la résultante coïncide parfaitement avec leur axe. L'attache de la structure de l'hélicoptère par deux fils permet de transmettre un couple d'inclinaison latéral de la structure et donc de ou des hélices, dés lors qu'un fil tire plus que l'autre. Dés tors que le fil 1 figure 4 tire plus que le fil 2, la résultante des efforts aérodynamiques passant par t'axe de ou des hélices bascule dans la direction indiquée par 3, ce qui entraîne une dérive de l'hélicoptère (vue de face) dans la direction 4. On note encore qu'une hélice unique présente une inertie gyroscopique et que le basculement latéral induit par le fil provoque un basculement longitudinal de l'appareil, ce qui en complique le pilotage. L'objet de la double hélice à pas inversé est notamment de supprimer cet effet. La dernière caractéristique optionnelle de cette invention concerne la possibilité de poser et faire décoller l'hélicoptère sous la seule action du'pilote'qui en contrôle les fils. II apparaît que la portance n'est fonction que de la composante axiale du vent relatif. La composante axiale est celle qui est parallèle à 1'axe de ou des hélices. La portance est nulle dés lors que le vent relatif est perpendiculaire à l'axe. La condition de décollage de l'hélicoptère est donc une inclinaison face au vent de ou des hélices, la face inférieure des hélices étant exposée au vent. La condition d'atterrissage est une orientation de l'axe perpendiculaire au vent. Une condition de réalisation est que la ou les hélices soient inclinées vers l'arrière quand l'hélicoptère est au sol. Dés lors que l'hélicoptère est orienté face au vent, en tirant les ficelles de façon adéquate, le décollage a lieu dés que la vitesse de rotation de ou des hélices est suffisante pour assurer la portance. Pour poser l'hélicoptère, il suffit de le faire dériver latéralement jusqu'à atteindre sa limite de portance, il se pose alors avec l'axe perpendiculaire au vent. Revendications 1) Cerf volant du type hélicoptère associant un corps ou structure et une ou plusieurs hélices tournant librement autour d'un axe solidaire de la dite structure sous l'effet du vent, retenu par au moins un fil, volant librement sous t'effet d'un vent moyen, caractérisé en ce que la portance de ou des hélices compense le poids de la structure des hélices et du fil et assure l'élévation et le vol du dit cerf volant. 2) Cerf volant selon la revendication 1 dont la ou les hélices en vol sont soumises à une composante du vent relatif parallèle à son ou leur axe, montante, dont le vent relatif entretien la rotation, caractérisé en ce que les pales des hélices ont un profil d'aile, incliné vers le bas. 3) Cerf volant selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la ou les hélices sont reliées à la structure par un palier sans frottement, tel qu'un roulement à bille ou une bague en bronze fritté lubrifié. 4) Cerf volant la revendication 1 dont le poids est minimisé, caractérisé en ce que la structure est réalisée dans un matériau de faible densité, Balsa ou matière plastique expansée par exemple, et en ce que la ou les hélices sont réalisées dans un matériau raide et léger, htre ou matière plastique dure (polystyrène choc par exemple). 5) Cerf volant selon toutes les revendications précédentes prises dans leur ensemble dont la résultante de la portance coïncide avec !'axe, et dont le couple gyroscopique est minimisé caractérisé en ce qu'il comporte deux hélices superposées sur le mme axe, dont les sens de rotation sont opposés. 6) Cerf volant selon toutes les revendications précédentes prises dans leur ensemble, du type dirigeable, caractérisé en ce qu'il est relié par deux fils à l'utilisateur. 7) Cerf volant selon la revendication 1 qui décolle face au vent, caractérisé en ce que l'axe est incliné vers l'arrière, et en ce que la face inférieure de l'hélice est exposée au vent.