Brevet FR2869018A1 — publié le 20051021

La présente invention concerne un système de motorisation pour aéronef, notamment pour aéronef léger ou ultra léger dits "ULM". La motorisation d'aéronefs légers et ultra légers pose des problèmes de mise en place du moteur sur la structure de l'aéronef, pouvant conduire à un risque de défaut d'alignement de l'arbre du moteur dans un ou plusieurs plans, et de transmission de vibrations à la structure de l'aéronef ainsi qu'à l'hélice. Ces vibrations perturbent l'écoulement laminaire de l'air sur les pales de l'hélice et occasionnent ainsi une perte non négligeable du rendement de cette hélice. Par ailleurs, une partie non négligeable des accidents d'aéronefs, notamment des aéronefs légers ou ultra légers, a pour origine la panne du moteur en vol, avec les conséquences parfois dramatiques que cela peut impliquer. Pour pallier à ce problème essentiel, il a été conçu d'équiper un aéronef de plusieurs moteurs et de relier chaque arbre de sortie d'un moteur à l'arbre de l'hélice par une transmission comprenant, pour chaque moteur, deux poulies calées sur les arbres et une courroie engagée autour de ces poulies. Cette solution n'a cependant jamais été véritablement mise en oeuvre. Il apparaît en effet que les vibrations générées par les moteurs soumettent la structure de l'aéronef à rude épreuve et occasionnent une perte de rendement importante de l'hélice, particulièrement lorsque ces vibrations entrent en résonance. La présente invention vise à remédier à l'ensemble de ces inconvénients. À cet effet, le système de motorisation qu'elle concerne comprend: - au moins un moteur monté sur l'aéronef par l'intermédiaire d'éléments amortisseurs de vibrations, et - un châssis rigide portant l'ensemble de la transmission, monté sur l'aéronef de manière totalement indépendante du ou des moteurs, cette transmission étant reliée à l'arbre de chaque moteur par un accouplement 30 souple. Chaque moteur est ainsi monté sur l'aéronef par l'intermédiaire d'éléments amortisseurs de vibrations, qui limitent les vibrations transmises à la structure de l'aéronef, et est relié à la transmission par un accouplement souple, permettant également d'absorber les vibrations du moteur et de pallier à d'éventuels défauts d'alignement de l'arbre du moteur avec l'arbre de l'hélice. L'ensemble de la transmission est monté sur un châssis rigide, lui- même monté sur l'aéronef de manière totalement indépendante du ou des moteurs. Les différents organes de cette transmission subissent dès lors des vibrations réduites, qui ne se transmettent pas à l'hélice. Cette dernière conserve un bon rendement. De plus, les vibrations subies par la transmission s'appliquent sur l'ensemble de la transmission compte tenu de la rigidité du châssis, de sorte que les organes de cette transmission ne subissent pas de contraintes parasites différenciées d'un organe à l'autre, susceptibles de générer une usure. De préférence, le système de motorisation selon l'invention comprend au moins deux moteurs reliés chacun à la transmission, et la transmission comprend au moins un moyen de débrayage automatique d'un moteur en cas de défaillance de ce moteur. La présence de cette pluralité de moteurs permet à un moteur de pallier à la défaillance éventuelle d'un autre moteur. Ledit moyen de débrayage automatique peut notamment être constitué par une poulie mise en rotation libre par rapport à l'arbre qui la comporte en dessous d'un seuil de vitesse de rotation de cet arbre. II peut notamment s'agir d'une poulie à organes d'accouplement déplaçables dans des rainures spiroïdales entre des positions d'accouplement, dans lesquelles ces organes d'accouplement sont amenés par la rotation relative de l'arbre et de la poulie à être coincés entre cet arbre et cette poulie, et des positions de non accouplement, dans lesquelles ces organes d'accouplement sont amenés, par l'absence de rotation entre l'arbre et la poulie ou la faible vitesse de rotation relative entre cet arbre et cette poulie, en dehors de leurs positions de coincement entre l'arbre et la poulie. Un accouplement souple tel que précité peut être constitué par un cardan télescopique ou par un accouplement à disque élastique, c'est-à-dire comprenant un disque en matériau souple solidaire des deux arbres à raccorder, assurant la liaison en rotation de ces deux arbres tout en présentant un degré de déformabilité. L'invention sera bien comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront, en référence aux dessins schématiques annexés, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation possible du système de motorisation qu'elle concerne. Les figures 1, 3 et 5 en sont des vues deux cotés, équipant trois types d'avions différents, et les figures 2, 4 et 6 en sont des vues de dessus, correspondant respectivement aux figures 1, 3 et 5. Les figures représentent un avion 1 de type léger ou ultra-léger équipé d'un système de motorisation 2 comprenant deux moteurs 3, un châssis rigide 4 et une transmission 5 portée par ce châssis 4. Chaque moteur 3 est monté sur la structure de l'avion 1 par l'intermédiaire d'éléments 6 amortisseurs de vibrations, de type "silent blocks". Le châssis 4 présente une forme de U vu de coté, c'est-à-dire comprend un fond 4a et deux parois parallèles 4b. Ce châssis 4 est monté sur la structure de l'avion 1 par l'intermédiaire d'éléments 7 amortisseurs de vibrations, également de type "silent blocks", et de telle sorte que ses deux parois 4b soient perpendiculaires aux arbres de sortie des moteurs 3. La transmission 5 comprend des arbres latéraux 8, montés, par l'intermédiaire de paliers, au niveau des zones latérales des parois 4b, et un arbre central 9, monté, également par l'intermédiaire de paliers, au niveau de la zone médiane de ces parois 4b, cet arbre 9 comportant l'hélice. L'un des arbres 8 est en prise avec l'arbre de sortie d'un moteur 3 par l'intermédiaire d'un accouplement souple 10 et l'autre arbre 8 est en prise avec l'arbre de sortie de l'autre moteur 3 également par l'intermédiaire d'un accouplement souple 11. Dans l'exemple représenté, l'accouplement 10 est un cardan télescopique et l'accouplement 11 est un accouplement à disque élastique, c'est-à-dire comprenant un disque en matériau souple solidaire des deux arbres à raccorder, assurant la liaison en rotation de ces deux arbres tout en présentant un degré de déformabilité.. Le châssis 4 et la transmission 5 sont ainsi montés sur la structure de l'avion 1 de manière totalement indépendante des moteurs 3 à l'égard des vibrations générées par ces moteurs 3. La transmission 5 comprend en outre deux poulies 12 calées chacune sur un des arbres 8, deux poulies 13 à débrayage automatique montées sur l'arbre 9 en regard de chaque poulie 12, et deux courroies 14, reliant chacune une poulie 12 à la poulie 13 située en regard. Chaque poulie 13 est du type comprenant, au niveau de son moyeu, des cylindres métalliques d'accouplement déplaçables dans des rainures spiroïdales entre des positions d'accouplement, dans lesquelles ces cylindres d'accouplement sont amenés par la rotation relative de l'arbre 9 et de la poulie 13 à être coincés entre cet arbre 9 et cette poulie 13, et des positions de non accouplement, dans lesquelles ces cylindres d'accouplement sont amenés, par l'absence de rotation entre l'arbre 9 et la poulie 13 ou la faible vitesse de rotation relative entre cet arbre 9 et cette poulie 13, en dehors de leurs positions de coincement entre l'arbre 9 et la poulie 13. Il en résulte que la défaillance de l'un des moteurs 3 aboutit à stopper la rotation de l'arbre 8 correspondant ou à entraîner cet arbre 8 à une vitesse de rotation insuffisante pour maintenir la poulie 13 correspondante embrayée avec l'arbre 9. Cette poulie 13 est alors mise en rotation libre par rapport à l'arbre 9 et le pilote de l'avion peut, grâce au fonctionnement du deuxième moteur 3, atterrir dans les meilleures conditions. Le montage de chaque moteur 3 sur la structure de l'avion 1 par l'intermédiaire d'éléments 6 amortisseurs de vibrations, permet de limiter les vibrations transmises à la structure de l'avion 1 et d'empêcher l'entrée de ces vibrations en résonance. Le montage du châssis 4 sur la structure de l'avion 1 de manière totalement indépendante des moteurs 3 et la liaison de la transmission 5 avec ces moteurs 3 par des accouplements souples 10, 11 permet non seulement de pallier à d'éventuels défauts d'alignement des arbres des moteurs 3 avec l'arbre 9 mais surtout d'empêcher la transmission des vibrations des moteurs 3 à l'hélice, donc d'empêcher une perte de rendement de celle-ci. L'ensemble de la transmission 5, monté sur le châssis rigide 4, permet aux différents organes 8, 9, 12, 13, 14 de cette transmission de ne subir que des vibrations réduites et s'appliquant sur l'ensemble de ces organes. Ces derniers ne subissent dès lors pas de contraintes parasites différenciées d'un organe à l'autre, susceptibles de générer une usure. L'invention fournit ainsi un système de motorisation pour aéronefs, notamment pour aéronefs légers ou ultra légers (ULM), permettant de résoudre les problèmes importants de mise en place du moteur sur la structure de l'aéronef, de transmission de vibrations à la structure de l'aéronef et de perte de rendement de l'hélice. Ce système de motorisation permet également de prévenir la situation critique résultant de la panne en vol d'un moteur unique. II va de soi que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle s'étend à toutes les formes de réalisations couvertes par les revendications annexées. Ainsi, le système de motorisation selon l'invention peut être utilisé avec divers types d'aéronefs tels qu'avions, hélicoptères, autogires, ULM pendulaires, ULM multiaxes, avec hélice tractive ou propulsive, à pas variable ou non... ; l'aéronef peut comprendre un moteur unique, deux moteurs ou plus; par exemple, dans le cas de trois moteurs, un troisième moteur peut être relié à un arbre 8 situé en dessous de l'arbre 9, cet arbre 8 comportant une poulie 12 et l'arbre 9 comportant une troisième poulie 13; les moteurs peuvent être placés tous dans un même plan, dans des plans différents ou disposés selon des directions radiales par rapport à l'axe de rotation de l'arbre 9; les poulies 12, 13 et courroies 14 peuvent être remplacées par des roues dentées et chaînes ou des engrenages; une réduction peut être prévue entre l'arbre de sortie de chaque moteur 3 et l'arbre d'entrée de chaque accouplement souple 10, 11. REVENDICATIONS 1 Système de motorisation (2) pour aéronef (1), notamment pour aéronef (1) léger ou ultra léger, caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins un moteur (3) monté sur l'aéronef (1) par l'intermédiaire d'éléments (6) amortisseurs de vibrations, et - un châssis rigide (4) portant l'ensemble de la transmission (5), monté sur l'aéronef (1) de manière totalement indépendante du ou des moteurs (3) , cette transmission (5) étant reliée à l'arbre de chaque moteur (3) par un accouplement souple (10, 11). 2 Système de motorisation (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux moteurs (3) reliés chacun à la transmission (5), et en ce que la transmission (5) comprend au moins un moyen de débrayage automatique d'un moteur (3) en cas de défaillance de ce moteur (3). 3 Système de motorisation (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de débrayage automatique est constitué par une poulie (13) mise en rotation libre par rapport à l'arbre (9) qui la comporte en dessous d'un seuil de vitesse de rotation de cet arbre (9). 4 Système de motorisation (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite poulie (13) comprend des organes d'accouplement déplaçables dans des rainures spiroïdales entre des positions d'accouplement, dans lesquelles ces organes d'accouplement sont amenés par la rotation relative de l'arbre et de la poulie à être coincés entre cet arbre (9) et cette poulie (13), et des positions de non accouplement, dans lesquelles ces organes d'accouplement sont amenés, par l'absence de rotation entre l'arbre (9) et la poulie (13) ou la faible vitesse de rotation relative entre cet arbre (9) et cette poulie (13), en dehors de leurs positions de coincement entre l'arbre (9) et la poulie (13). Système de motorisation (2) selon l'une des revendications 1 à 4, 30 caractérisé en ce qu'un accouplement souple est constitué par un cardan télescopique (10). 6 Système de motorisation (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un accouplement souple est constitué par un accouplement à disque élastique (11), c'est-à-dire comprenant un disque en matériau souple solidaire des deux arbres à raccorder, assurant la liaison en rotation de ces deux arbres tout en présentant un degré de déformabilité.