Brevet FR2937005A1 — publié le 20100416

Planeur à propulsion éolienne La présente invention se rapporte à un ob jet volant. Plus précisément, elle se rapporte à un engin de type aéroplane non motorisé dit "planeur". L'ob jet de l'invention est un dispositif rapporté à un planeur qui lui permet de tirer profit de son environnement d'évolution et plus particulièrement du vent pour accroître sa vitesse, reprendre de l'altitude, autrement dit gagner en autonomie de vol. Aujourd'hui la propulsion éolienne est diversement utilisée : d'abord pour la propulsion d'engins flottants nautiques (monocoques, multicoques, planche à voiles) à l'aide de différents type de voile. Elle est également utilisée à la propulsion d'engins terrestres tel le char à voile. Récemment est apparu un nouveau type de traction utilisé par les véliplanchistes : le cerf-volant. Il est même envisagé appliquer ce procédé aux bateaux de fort tonnage. Depuis plus d'un siècle la sustentation dans l'air à l'aide d'ailes n'a cessé de s'améliorer. Mais la portance d'une aile demande un minimum de vitesse qui doit être entretenue. Pour cela, il est nécessaire d'apporter à l'engin l'énergie nécessaire à vaincre la traînée (résistance de l'air) qui le ralentit. Les engins non motorisés tels les planeurs, les ailes delta, puisent dans leur énergie potentielle. Alors, en absence de courant d'air ascendant, l'autonomie et la distance de vol sont dépendantes de la traînée et l'altitude restante. La combinaison du moyen de sustentation et du moyen de propulsion éolienne est connue. La publication FR 2744094 présente un engin volant composé essentiellement d'une aile du type à caissons dirigé transversalement par rapport à la direction de vol (direction longitudinale de l'engin) et d'un autre composant essentiel formé d'un mât et d'une voile sensiblement triangulaire se dressant verticalement (ou plutôt perpendiculairement) depuis l'aile. Sur un bateau à voiles, la force exercée par le vent crée un moment sur la coque qui tend à le faire chavirer. Celui-ci est donc équipé d'une quille lestée qui équilibre l'action de la voile. Sur une planche à voile, c'est le véliplanchiste qui en se penchant à l'opposé de la voile empêche cette dernière de se coucher. Dans le concept présenté dans la publication FR 2744094, la compensation est assurée par le pilote et plus précisément par la masse qu'il représente. Il déplace son corps par 2937005 -2- rapport à l'aile afin d'exercer un couple opposé pour maintenir l'engin sur une trajectoire stable et droite. Le pilote utilisera également la masse de son corps pour commander la montée et la descente de son engin en exerçant des 5 mouvements d'avant en arrière. Devant utiliser la masse de son corps pour monter, descendre, virer contrecarrer le couple de la voile ; le pilotage apparait délicat et tous ces mouvements du corps peuvent à un moment donné être contradictoire. L'objet de la présente invention est de simplifier le pilotage. 10 L'objectif est atteint quand le moment provoqué par le dispositif de propulsion situé au dessus de l'engin volant est équilibré par un second dispositif situé en dessous. Ce second dispositif est identique ou de dimension et de forme tel que son moment par rapport au centre de gravité de l'engin soit en valeur absolue égal mais de valeur opposée. Ce 15 dispositif est particulièrement adapté au planeur. Selon une première caractéristique, le planeur dispose de deux paires d'ailes. Selon une seconde caractéristique la première paire d'ailes est fixe par rapport au fuselage. Cette paire d'aile assure en permanence la 20 portance de l'engin. Selon une troisième caractéristique, la deuxième paire d'ailes est mobile par rapport au fuselage et selon les circonstances de vol peut être utilisée pour augmenter la portance (décollage et atterrissage) ou assurer la propulsion du planeur (en vol de croisière). 25 Selon une quatrième caractéristique, la seconde paire d'aile peut pivoter autour de l'axe longitudinal du planeur dans les deux sens de rotation possibles et peut se placer angulairement de manière quelconque jusqu'à orthogonalement par rapport à la première paire d'aile. Selon une cinquième caractéristique, les ailes de la seconde paire 30 peuvent pivoter comme un volet de commande par rapport à un second axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du planeur. Cette seconde rotation permet d'orienter correctement les ailes de propulsion par rapport au vent apparent. Selon une sixième caractéristique, les ailes de la seconde paire 35 sont de constitution similaire et de surface non variable. Selon une autre caractéristique, les ailes de la seconde paire sont de surface variable selon un dispositif de déploiement télescopique. 2937005 -3- Pour assurer une bonne visibilité pour le pilote, la seconde paire d'ailes se situera de manière avantageuse entre la première paire d'ailes et la partie arrière du planeur comportant l'empennage classique. 5 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, et se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : ^ la figure 1 est une vue de dessus du planeur, les deux paires 10 d'ailes dans le même plan horizontal. ^ la figure 2 est une vue de face du planeur, les deux paires d'ailes dans le même plan horizontal. ^ la figure 3 est une vue de coté du planeur, les deux paires d'ailes dans le même plan horizontal. 15 la figure 4 est une vue de face du planeur, les deux paires d'ailes dans le même plan horizontal et indiquant le premier sens de rotation de la seconde paire d'ailes. la figure 5 est une vue de dessus du planeur, les deux paires d'ailes étant dans deux plans perpendiculaire et la seconde 20 paire orientée pour un vent de travers venant de la gauche du planeur par rapport à son sens de déplacement. ^ la figure 6 est une vue de face du planeur, les deux paires d'ailes étant dans deux plans perpendiculaire. ^ la figure 7 est une vue de coté du planeur, les deux paires 25 d'ailes étant dans deux plans perpendiculaire. ^ la figure 8 est une vue de face du planeur, les deux paires d'ailes dans le même plan horizontal et indiquant le second sens de rotation de la seconde paire d'ailes. ^ la figure 9 est une vue de dessus du planeur, les deux paires 30 d'ailes étant dans deux plans perpendiculaire et la seconde paire orientée pour un vent de travers venant de la droite du planeur par rapport à son sens de déplacement. ^ la figure 10 est une vue de face du planeur, les deux paires d'ailes étant dans deux plans perpendiculaire. 35 L'engin volant est désigné dans son ensemble par la référence 10. Il possède les caractéristiques classiques du planeur. Il est composé 2937005 -4- d'une structure centrale longitudinale 11 fine hormis le premier tiers avant 11a, où se trouve le cockpit. Immédiatement à l'arrière du cockpit nous avons la première paire d'ailes 12 solidaire de la structure centrale 11 et qui assure de manière 5 permanente la portance de l'engin. En continuant vers l'arrière, nous trouvons la deuxième paire d'ailes 13 fixée sur un élément 14 particulier que nous nommerons rotor et dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe longitudinal l'engin. Il reprend dans sa forme extérieure la ligne du fuselage. Chaque aile 13 est 10 rattachée au rotor 14 par un axe 15 qui fait office également d'axe de rotation de l'aile. A l'arrière de l'armature centrale nous trouvons l'empennage classique 16 sur tout aéroplane. Sur les figures 1 à 3, les ailes 13 sont représentées sensiblement dans le même plan que les ailes "principales" 12. Cette position est 15 nécessaire pour les phases de décollage et atterrissage. Ces ailes 13 sont en mesure d'augmenter la portance au décollage et donc de le faciliter, et de le réaliser à une vitesse plus faible. Ces ailes 13, puisque qu'elles peuvent pivoter autour de l'axe 15, peuvent être également utilisées à l'atterrissage en aérofrein puissant. 20 Sur la figure 4 la flèche indique le sens de rotation des ailes 13. Elles peuvent adopter une position angulaire quelconque par rapport aux ailes portantes 12. La rotation n'a pas besoin d'excéder 90°. Cest dans cette position extrême et idéale que les ailes 12 sont représentées sur les vues 5 à 7. 25 Le déplacement de l'engin selon son axe longitudinal donne la sensation d'un vent orienté selon la direction donnée par la flèche VI. Si l'engin se déplace dans un milieu caractérisé par un vent latéral de la droite vers la gauche (l'inverse si l'on se met à la place du pilote), nous aurons la sensation, si nous étions à l'arrêt, d'un vent selon la direction 30 donnée par la flèche V2. Etant donné le mouvement de l'engin, la combinaison des vitesses VI et V2 donne une sensation de vent apparent de direction VA. Si les ailes 13 sont correctement orientées par rapport à la direction du vent apparent, alors une différence de pression, due à une différence de vitesse d'écoulement de l'air sur les faces extrados 35 (pression Pl) et intrados (pression P2), crée une force résultante, sur chaque aile 13 (FI et F2 sur figure 5), orientée selon la normale aux ailes 13. Ces forces se décomposent en forces de propulsion FA1 et FA2 dans le sens du déplacement et en forces transversales de dérive Fri et Fu qui devront être compensées par l'empennage 16. Les forces résultantes sur chaque aile sont déportées par rapport au centre de gravité de l'engin et créent chacune un couple. Pour les ailes portantes 12, les forces portantes FPi et Fp2 sont égales et le moment résultant est nul ; l'engin n'a pas tendance à partir en vrille. De même pour les ailes 13 de propulsion FA1 et FA2 créent un résultant nul qui n'aura pas tendance à faire monter ou descendre l'engin, et enfin FT1 et FT2 créent aussi un moment résultant nul qui n'aura pas tendance à faire partir l'engin en vrille. Sur les figures 8 à 10 nous avons une représentation similaire pour un vent de travers en direction inverse du cas précédent. L'effet sur l'engin est le même. Avec l'apport d'une deuxième paire d'aile l'invention est réalisée. Nous disposons d'un engin volant capable d'utiliser les courants ascendants comme tout planeur classique. Mais il est aussi capable d'utiliser les courants d'air horizontaux comme un voilier, un char à voile ou certains oiseaux, pour puiser dans ce milieu ambiant une force de propulsion lui donnant une autonomie de vol accrue et des possibilités de vol dans des conditions météorologiques et des lieux non envisageables avec un planeur classique. REVENDIVATIONS 1. Engin volant du type planeur (10) composé d'une structure centrale longitudinale (11) fine hormis le premier tiers avant (11a), où se trouve le cockpit possédant immédiatement à l'arrière du cockpit une première paire d'ailes (12) fixée à la structure centrale (11) et qui assure de manière permanente la portance de l'engin, possédant à l'extrémité arrière de l'armature centrale l'empennage (16) classique, caractérisé en ce qu'il possede une deuxième paire d'ailes (13) mobile selon deux axes de rotation. 2. Engin volant de type planeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier axe de rotation est confondu avec l'axe longitudinal du planeur. Les ailes (13) peuvent alors adoptée une position angulaire relative quelconque par rapport aux ailes principales (12) et notamment se positionner de parallèlement (en situation de décollage et d'atterrissage) à orthogonalement (en situation de vol de croisière). 3. Engin volant de type planeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque aile (12) est portée par un axe de rotation (15) orthogonal au premier axe de rotation. 4. Engin volant de type planeur selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature centrale possède un rotor (14), reprenant la ligne du fuselage, sur lequel sont fixés symétriquement les axes de rotation (15) 5. Engin volant de type planeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ailes (13) sont identiques rigides et de surface fixe. 6. Engin volant de type planeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ailes (13) sont identiques rigides et de surface variable selon un dispositif allongement télescopique pour ajuster la force de propulsion aux conditions de vent. 7. Engin volant de type planeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les ailes (13) sont situées à l'arrière des ailes principales (12).