Brevet FR2897039A1 — publié le 20070810

La présente invention concerne un dispositif d'hélices collaborantes à quadruple plan de balayage destiné à assurer la sustentation et la propulsion de la plupart des types d'aéronefs. Le dispositif se nomme hélice 3D car ses pales travaillent dans les trois dimensions de l'espace simultanément. Cette architecture d'hélice, intégrant des pales aux fonctions dissociées, présente un certain nombre d'avantages. Premièrement, elle établit une séparation entre les éléments sustentateurs et les éléments propulsifs. La voilure porteuse dépourvue d'articulation est ainsi moins fragile et en cas de défaillance des gouvernes, l'aéronef continue à voler. Deuxièmement, les déplacements sont plus linéaires et plus stables car ils ne dépendent plus comme sur l'hélicoptère d'une inclinaison de la voilure principale engendrant un basculement de toute la structure. Le dispositif selon l'invention permet de répondre à ces besoins, il comporte en effet selon une première caractéristique des hélices travaillant dans des plans horizontaux et assurant la portance de l'aéronef. Selon une deuxième caractéristique le dispositif possède des ailerons mobiles aux âmes 15 métalliques, associés aux hélices, dont le déploiement et l'inclinaison variable assurent sa propulsion et son orientation. Selon une dernière caractéristique, le dispositif possède des électroaimants exerçant un asservissement électromagnétique sur les ailerons dans le but de contrôler leur inclinaison. 20 Selon des modes particuliers de réalisation : L'angle d'ouverture des ailerons de propulsion reste à déterminer selon des critères de rendement ou de performance en vol. Le nombre d'hélices, de pales ou d'ailerons ainsi que leur profil peuvent varier en fonction des caractéristiques de l'aéronef concerné (drone, appareil de tourisme, appareil 25 de combat ou de transport de troupe...). Les dessins annexés, illustrent l'invention : La figure 1 représente le dispositif au repos, en vue isométrique. 30 La figure 2 représente le dispositif au repos, en vue de dessus. La figure 3 représente le dispositif au repos, en vue de dessous. La figure 4 représente le dispositif au repos, en vue de côté. La figure 5 représente le dispositif en fonctionnement, en vue isométrique. La figure 6 représente le dispositif en fonctionnement, en vue de dessus. La figure 7 représente le dispositif en fonctionnement, en vue de dessous. La figure 8 représente le dispositif en fonctionnement, en vue de côté. La figure 9 représente le dispositif en fonctionnement, en vue isométrique, avec modification de la trajectoire de balayage des ailerons. La figure 10 représente le dispositif en fonctionnement, en vue de dessus, avec modification de la trajectoire de balayage des ailerons. La figure 11 représente le dispositif en fonctionnement, en vue de dessous, avec modification de la trajectoire de balayage des ailerons. La figure 12 représente le dispositif en fonctionnement, en vue de côté, avec 10 modification de la trajectoire de balayage des ailerons. La figure 13 représente un drone équipé du dispositif, en vue isométrique plongeante. La figure 14 représente un drone équipé du dispositif, en vue isométrique et en contre plongée. 15 En référence à ces dessins, le dispositif comporte un assemblage de deux hélices coaxiales dont les pales, au fonctions dissociées, travaillent de manière concomitante à la fois dans des plans horizontaux et des plans tronconiques sécants à ces plans horizontaux, dans le but d'assurer la portance et la propulsion du dispositif. On distingue l'hélice supérieure (1), (fig. 5) et l'hélice inférieure (2), (fig. 5) qui assurent la portance en 20 travaillant dans des plans horizontaux. Chacune de ces hélices est inscrite dans un cerclage (3), (fig. 5) et solidarisée à celui-ci par l'extrémité de leurs pales. Ces hélices tournent de manière synchronisée dans le même sens ou dans des sens de rotation opposés pour éviter les effets de couple lorsque le dispositif et l'aéronef ne font qu'un. Les hélices supérieure (1) et inférieure (2) qui partagent le même moteur électrique sont solidarisées au dispositif 25 par le biais d'une structure porteuse en forme d'étoile : le chassie (4), (fig. 5). Le chassie (4) vient se loger entre les deux hélices dont il supporte le poids et intègre en son centre les organes moteurs du dispositif Ce chassie (4) possède trois branches qui rayonnent depuis le centre de l'assemblage et dont les sections circulaires supportent un carénage périphérique (5), (fig. 5) qui enveloppe les cerclages (3). Les cerclages (3) possèdent des 30 consoles (6), (fig. 5) qui sont des charnières horizontales destinées à recevoir des pièces mobiles. Les consoles (6) sont fixées sur la face interne de chaque cerclage (3) à équidistance entre deux pales des hélice supérieure (1) et inférieure (2). Les éléments mobiles qui viennent s'accrocher aux consoles (6) sont des ailerons (7), (fig. 5) qui assurent la propulsion et l'orientation du dispositif Les ailerons (7) propulseurs à inclinaison variable et au profil en aile d'avion travaillent dans des plans tronconiques symétriques et sécants aux plans de balayage horizontaux des hélices supérieure (1) et inférieure (2). Ces ailerons viennent s'articuler aux consoles (6) par l'intermédiaire d'axes (8), (fig. 5) qui permettent leur inclinaison. Le degré de liberté de ces ailerons (7) leur permet de s'ouvrir selon un angle plus ou moins important, (fig. 5, 6, 7, 8). Au repos lorsque les hélices porteuses sont immobiles les ailerons (7) sont contraints en position horizontale (fig. 1, 2, 3, 4). Ils sont alors en contact avec les butées (9), (fig. 5) qui sont de petites pattes qui font office de reposoirs. Dans cet état de repos, les ailerons (7) de l'hélice supérieure (1) sont contraints par gravité sur leurs butées (9), tandis que les ailerons (7) de l'hélice inférieure (2) sont contraints sur leurs butées (9) par l'action de ressorts logés au niveau des axes, qui les maintiennent plaqués contre celles-ci, (fig. 1, 2, 3). Chaque aileron (7) propulseur possède une âme métallique noyée dans sa structure. Lorsque les hélices porteuses se mettent à tourner et qu'elles atteignent une vitesse suffisante, les ailerons (7) propulseurs s'ouvrent sous l'effet de la force centrifuge et adoptent un écartement maximum, (fig. 5, 6, 7, 8). Le dispositif se soulève et sa stabilité se trouve renforcée par l'action des ailerons (7) qui exercent des forces latérales s'équilibrant. Pour assurer sa propulsion, le dispositif met en oeuvre une pièce annulaire, concentrique au moteur du dispositif, et située dans l'espace résiduel entre l'hélice supérieure (1) et l'hélice inférieure (2). Cette pièce supportée par le chassie (4), qui déborde assez largement sur l'espace libre circonscrit par le carénage périphérique (5), est relativement épaisse et découpée en huit portions rayonnantes (comme des parts de gâteau), nous l'appelons disque directeur (10), (fig. 5). Le disque directeur (10) est un assemblage d'électroaimants : à chaque portion rayonnante correspond un électroaimant et chacun d'entre eux peut émettre un champ électromagnétique indépendamment des autres ou de concert avec les autres. Potentiellement, chaque électroaimant peut agir en coïncidence avec une ligne directionnelle donnée. Ainsi, lorsqu'on active le champ électromagnétique d'une portion du disque directeur (10), on modifie l'inclinaison des ailerons qui passent au droit de celle-ci, car ce champ de force s'oppose à la force centrifuge en attirant l'âme métallique des ailerons (7), (fig. 9, 10, 11, 12). Le balayage des ailerons (7) se trouve ainsi perturbé et le mouvement qu'ils décrivent devient dissymétrique. L'équilibre des forces est donc rompu et la propulsion du dispositif est générée par le côté du balayage des ailerons (7) (opposé à l'électroaimant actif), ayant gardé son ouverture maximale, (fig. 12). Le rôle des ailerons (7) est donc double : non seulement ils assurent la propulsion du dispositif et dans le même temps ils jouent le rôle de gouvernes directionnelles soumises à l'asservissement électromagnétique du disque directeur (10). 10 15 20 25 REVENDICATIONS 1) Dispositif d'hélices à quadruple plan de balayage destiné à assurer la sustentation et la propulsion de la plupart des types d'aéronefs caractérisé en ce qu'il comporte un assemblage de deux hélices coaxiales dont les pales, aux fonctions dissociées, travaillent de manière concomitante à la fois dans des plans horizontaux et des plans tronconiques sécants à ces plans horizontaux. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on distingue l'hélice supérieure (1), (fig. 5) et l'hélice inférieure (2), (fig. 5), ces hélices qui travaillent dans des plans horizontaux sont inscrites dans un cerclage (3), (fig. 5) et solidarisées à celui-ci par l'extrémité de leurs pales. 3) Dispositif selon les revendications 1 & 2, caractérisé en ce que les hélices supérieure (1) et inférieure (2) sont solidarisées au corps de ce dispositif par le biais d'une structure porteuse en forme d'étoile : le chassie (4), (fig. 5). 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chassie (4) vient se loger 20 entre les deux hélices dont il supporte le poids et intègre en son centre les organes moteurs du dispositif. 5) Dispositif selon les revendications 3 & 4, caractérisé en ce que ce chassie (4) possède trois branches qui rayonnent depuis le centre de l'assemblage et dont les sections 25 circulaires supportent un carénage périphérique (5), (fig. 5) qui enveloppe les cerclages (3). 6) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les cerclages (3) possèdent des consoles (6), (fig. 5) qui sont des charnières horizontales destinées à recevoir des 30 pièces mobiles, ces consoles (6) sont fixées sur la face interne de chaque cerclage (3) à équidistance entre deux pales des hélices supérieure (1) et inférieure (2). 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments mobiles qui viennent s'accrocher aux consoles (6) sont des ailerons (7), (fig. 5) propulseurs àinclinaison variable et au profil en aile d'avion travaillant dans des plans tronconiques symétriques et sécants aux plans de balayage horizontaux des hélices supérieure (1) et inférieure (2), ils viennent s'articuler aux consoles (6) par l'intermédiaire d'axes (8), (fig. 5) qui permettent leur inclinaison. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque aileron (7) propulseur possède une âme métallique noyée dans sa structure. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 10 le dispositif met en oeuvre une pièce annulaire concentrique au moteur du dispositif située dans l'espace résiduel entre l'hélice supérieure (1) et l'hélice inférieure (2) et supportée par le chassie (4). 10) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que cette pièce annulaire que nous 15 appelons disque directeur (10), (fig. 5) est découpée en huit portions rayonnantes (comme des parts de gâteau), qui sont des électroaimants qui peuvent s'activer de concert ou indépendamment les uns des autres. 20 25 30