Brevet FR2955559A1 — publié le 20110729

AÉRONEF A DÉCOLLAGE ET ATTERRISSAGE VERTICAL PERFORMANT ET ÉCONOMIQUE La présente invention a pour objet un aéronef à décollage et atterrissage vertical susceptible d'atterrir et décoller sur une surface réduite, même sur sol inégal et sur plan d'eau, pouvant aussi y naviguer (train d'atterrissage gonflable) figures 8/9, 9/9. La charge utile soulevée comparé a l'hélicoptère sera plus importante car en plus de la traction de soulèvement des quatre hélices qui font quatre point de force s'ajoutera la puissance des gaz déviés de la turbine figure 3 (si option) Comparé à l'hélicoptère, les performances de cet aéronef sont 15 supérieures . 1) vitesse de vol estimée deux à trois fois supérieure 2) de consommation car l'hélicoptère se maintien en vol grâce à ..'aspiration provoquée par ces pales tandis que l'aéronef se maintient en vol par l'effet de dépression provoqué par les 20 ailes. De cette économie d'énergie, cet aéronef proposé peut prétendre à un rayon d'action de deux à trois fois plus supérieur. Comparé à un aéronef classique, celui-ci offre l'avantage d'un moindre poids à la construction grâce à l'absence de train 25 d'atterrissage classique remplacé par un train gonflable plus léger et par l'emploi d'un seul moteur (turbine ou moteur économique déposé le 29/11/2009 voir note) qui entraine par flux d'huile la pompe hydraulique et les moteurs hydrauliques des hélices figure 4/9. Ces allégements train d'atterrissage 30 pneumatique contribuent ainsi à diminuer la consommation. Autre avantage comparé à un aéronef classique est la possibilité d'obtenir un moyen (anti-crash), c'est-à-dire qu'en cas de panne (moteur ou autre), les hélices sont positionnées (vol vertical) par moteur électrique donc fiable. Cette positon permet que 35 pendant la descente de l'appareil, le pilote en planant choisi un lieu d'atterrissage dégagé. Les hélices vu la descente et 295.5559 ,2 vitesse de vol, prennent un sens de rotation inverse que le vol par entrainement (exemple graines de tilleuls ou pin) pendant ce temps, le train d'atterrissage est gonflé (électrique ou airbag) amortissant le choc au sol figures 8/9, 9/9. 5 Note : ce moteur thermique 2 temps est particulièrement économique comparé au moteur quatre temps actuel. Il peut avantageusement remplacer le moteur turbine qui est léger et puissant mais est un grand consommateur de carburant. Vu la sobriété de ce moteur, il sera possible d'embarquer moins de 10 carburant ce qui permet d'alléger ainsi l'appareil ou si le plein est complet aura la faculté d'avoir un très grand rayon d'action. Ce moteur est plus économique en tournant à 1500 tours minute. Cette vitesse sera employée pour le vol horizontal mais il peut aussi tourner à 3000 tours doublant ainsi sa puissance, ce qui est adapté au vol vertical ou il faut plus de puissance Ce moteur entrainant le groupe pompe à huile et distribution de fluide aux hélices sera disposé dans l'appareil de façon à établir un parfait équilibre. Le réservoir de retour d'huile, batterie etc. peuvent être placés à l'écart opposé afin d'obtenir cet équilibre. Cette appareil peut être équipé de deux types de moteur : -soit turbine pour les appareils prévus en grues volantes -soit par un moteur thermique économique qui équipera les appareils destinés au transport. Celui-ci sera le plus économique en carburant grâce à ce moteur très . obre et par allégement du poids de cet appareil, qui sera construit en matériaux composites, embarquera moins de carburant (vu la sobriété du moteur), par le remplacement du train d'atterrissage par un système gonflable donc plus léger, par l'emploi d'un seul moteur et par la traction hélice. Grâce au décollage vertical et et atterrissage, le problème des intempéries (piste enneigée etc) est éliminé et le système de basculement des hélices (cas de panne) faisant auto-rotation et train d'atterrissage gonflable évitera le crash.35 Les dessins annexés de cette invention sont : 1/9 présente une vue de l'aéronef par-dessus 2/9 déflecteur d'air positionné pour vol horizontal 3/9 déflecteur d'air positionné pour vol vertical 4/9 coupe du groupe fournissant l'énergie aux hélices 5/9 coupe de l'aéronef en vol horizontal 6/9 coupe de l'aéronef en vol vertical 7/9 coupe d'une aile représentant le système de basculement de l'hélice 8/9 présentant une coupe du train d'atterrissage pneumatique dégonflé (vol) 9/9 présentant une coupe du train d'atterrissage pneumatique gonflé (atterrissage) Les diverses utilisations de cet aéronef sont par l'aptitude de cet aéronef d'effectuer du vol vertical et horizontal ayant une grande vitesse et autonomie grâce_à l'allégement cet appareil peut porter plus de charge utile qu'un appareil classique ou hélicoptère. Ces missions seront (version moteur thermique): /transport de lourde charge très éloignée dans des lieux ne possédant pas de piste d'atterrissage. /Mission de sauvetage grâce à sa faculté de vol « surplace » /mission de combat militaire et de surveillance (DROME) vol surplace /pouvant faire office de grue volante grâce à son très grand potentiel de soulèvement de poids (version turbine). L'appareil vu par dessus La figure 1/9, montre l'emplacement du groupe turbine pompe hydraulique (4) aileron de direction (3) avec son centre, l'hélice directionnel (2), aileron de profondeur (1) et point d'hélitreuillage (6). La figure 2/9 déflecteur d'air ouvert pour vol horizontal La figure 3/9 déflecteur d'air demi-fermé pour vol vertical La figure 4/9 groupe fournissant l'énergie hydraulique aux hélices comprenant la turbine (7) ou moteur thermique PICQ muni d'un renvoi d'angle (8) entrainant la pompe hydraulique (9) qui pompe l'huile dans un réservoir de retour (10). L'huile sous pression est poussée vers les quatre sorties (11) alimentant les quatre hélices. L'huile est régulée par quatre vannes (12) commandées par électroaimants qui est dirigé par un niveau électrique (13) grâce au niveau électrique, le vol vertical sera toujours maintenu horizontalement au décollage, atterrissage et vol surplace. (14) sortie d'huile pour hélices directionnelle et vanne de retour (15),(16),(17),(18) vers le réservoir (7). L'appareil vu de face : la figure 5/9 montre la position des ailes avant et arrière, la direction des hélices et le positionnement du train d'atterrissage gonflable. En vol horizontal l'aile avant est disposée en bas de la carlingue (19) gauche (20) droite train d'atterrissage dégonflé (21). Les ailes arrières posées sur deux cales (22) hélices (23) gauche (4) droite. Les hélices arrières tournant dans le sens intérieur, les hélices avant tournant dans le sens extérieur sont toutes placées à la verticale La figure 6/9 vol vertical montre les hélices qui sont disposées à l'horizontal, le train d'atterrissage est gonflé (21). Ces dispositions écartement entre les ailes du bas et celles du haut ont pour but d'éviter que les turbulences causées par les hélices avant, qui ne perturberont pas les hélices arrières. Pour cette raison sont aussi disposées les ailes hélice avant en bas (23) et (24) de carlingue et les ailes hélice arrières surélevées (19) et (20) par des cales (22) sur le haut de la carlingue. La surface totale des ailes avant et arrière seront égales afin de maintenir l'équilibre de l'appareil en vol horizontal. La figure 7/9 montre le dispositif de basculement des ailes avant et arrière seront identique en envergure et surface. Une poutrelle (25) fixée à la carlingue soutien un tube (26) qui sert au logement de la partie fixe d'une aile (27) formant un double pont (28) et (29) qui soutien un tube renforcé (30) qui est amovible commandé par un moteur électrique (31) (choisi en cas de panne) moteur (groupe) est commandé par engrenages (32). Ce tube amovible (30) porte à son extrémité le moteur hydraulique (33) commandé par tuyauterie (34) arrivée et (35) retour.Ce moteur commande l'hélice (19) entrainée par une démultiplication (35) et (37) le roulement conique (9) soutien l'hélice (19). La figure 8/9 est un dispositif du train d'atterrissage gonflable, train d'atterrissage dégonflé une gente (38) placée sous la carlingue soutient l'enveloppe gonflable (39) fabriquée en latex toile et armé (6) au contact du sol. Une valve (40) est prévue pour le gonflage et le dégonflage. Des tendeurs de rappel en latex extensibles (41) ont pour mission de rétracter et maintenir l'enveloppe dans la gente(38). Lors du vol horizontal les lanières (42) sont tendues, servent à maintenir l'enveloppe lors du gonflage de celle-ci. La figure 9/9 train d'atterrissage gonflé, les lanières de rigidité (42) sont tendues lorsque l'enveloppe est gonflée au maximum ainsi que le tendeur de rappel (41). FONCTIONNEMENT GÉNÉRAL Figure 1/9 le présent aéronef vu du dessus ou par dessous, à la silhouette d'un aéronef classique sauf que les ailes avant et arrière ont la même surface de voilure. Le poids de cet appareil est réparti moitié à l'avant, moitié à l'arrière. Le point d'hélitreuillage (6) est prévu au centre de l'appa °eil. Lorsque les quatre hélices sont en action régulées par niveau électrique, l'appareil peut décoller à la vertical et lever de très grosse charge, étant bien répartie par les quatre points de traction des quatre hélices. Sur l'aileron de direction (3) est positionnée une hélice directionnelle (2) alimentée électriquement tournant dans les deux sens, qui sert à faire pivoter l'appareil lors de vol stationnaire et pour changer de direction de l'appareil en vol horizontal. Le groupe turbine pompe hydraulique figure 4/9 est positionné à l'arrière afin de favoriser la force d'appui par leur déflecteur d'air qui est dégagé vu arrière si option turbine. La disposition des ailerons sont comme sur un aéronef classique. Cet appareil a les mêmes commandes et fiabilité de vol. Figure 2/9 un déflecteur d'air est positionné pour le vol à 5 l'horizontal poussant ainsi vers l'avant l'aéronef. Figure 3/9 Le déflecteur d'air est positionné pour le vol à la vertical aidant ainsi au décollage et freinant la descente au vu de l'atterrissage si option turbine. Figure 4/9 groupe destiné à procurer l'énergie aux quatre 10 hélices basculantes a 120 degrés est constitué d'une turbine genre hélicoptère muni de déflecteurs d'air figure 2 ou option moteur thermique. Cette turbine (7) entraine une pompe hydraulique (9) par l'intermédiaire d'un axe. Cette pompe est fournie en huile par un réservoir (10) qui reçoit le retour 15 d'huile des quatre hélices (15), (16) , (17) , (18) . Cette huile compressée par la pompe hydraulique (9) est dirigée vers les conduits des quatre hélices (11) et le débit est régulé par des vannes (12) qui sont commandées par électroaimants; ceux-ci actionnés par un niveau électrique (13) qui par son action 20 maintient l'appareil parfaitement horizontal pendant le décollage et l'atterrissage vertical par la variation de vitesse des hélices. Une autre sortie d'huile est prévue (14) qui sert à alimenter l'hélice arrière directionnelle(2) ainsi que divers accessoires. 25 Figure 4/9 l'aéronef étant vu de face indique la position des ailes avant et arrière. Le sens giratoire des hélices et le positionnement du train d'atterrissage au décollage ët atterrissage. Vue de l'appareil en vol horizontal 30 La disposition des ailes et leur sens giratoire flèche est étudié afin d'éviter que les turbulences d'air des hélices avant ne perturbent pas la marche des hélices arrières d'où l'écartement des ailes avant placées sous la carlingue et les cales (22) où sont posés les ailes arrières. Le sens de rotation 35 des hélices avant sont inverse à ceux des hélices arrières. Le train d'atterrissage (21) est rétracté. La figure 6/9 montre l'appareil en vol vertical (décollage et atterrissage). Les hélices (19),(20),(23),(24) sont en position horizontal, le train d'atterrissage (21) gonflable est en position d'atterrir soit sur terre ou élément liquide et peut naviguer guidé par l'hélice de queue figure 1/9 . La figure 7/9 indique le dispositif servant à assurer la rotation de l'hélice sur un axe de 110 degrés. L'hélice (19) est entrainée par le moteur hydraulique (33) alimenté par canalisation d'huile arrivé (34), retour d'huile (35). Un engrenage (36) et (37) démultiplie la vitesse de rotation de l'hélice (19). Ce moteur hydraulique (33) est fixé sur un axe mobile (30) qui tournant à 110 degrés par l'intermédiaire d'un moteur électrique (31)(choisi pour sa fiabilité et en cas de panne moteur). Cet axe mobile (30) joue par l'intermédiaire de pont (28) et (29) dont les embouts (27) sont encastrés dans la carlingue (43) et tube (26). Cet ensemble formant l'aile fixe. A noter, le basculement à 110 degrés est utilisé pour freiner l'aéronef (approche d'atterrissage) ou pour faire marche arrière en vol stationnaire : ex vol vertical à horizontal de 0 à 90 degrés, marche arrière ou frein. Les hélices sont positionnées à 110 degrés. Le dispositif concernant le train d'atterrissage gonflable qui est constitué d'un gente (38) soutenant une enveloppe de latex toile (39) et renforcé pour le contact au sol (49). Celle-ci est en position rétractée car étant dégonflé, des tendeurs de latex (41) la tire dans cette position. Des lanières de tension (42) sont détendues positon gonflé utilisé pour l'atterrissage et la navigation sur plan d'eau, l'enveloppe (39) étant gonflée par la valve (40), les lanières de tension tendues (42) assurent le maintien ainsi que les tendeurs (41). FONCTIONNEMENT EN VOL VERTICAL Une fois les vérifications d'usages effectuées, les quatre hélices 1-2-3-4 sont positionnées à l'horizontal. La turbine ou moteur thermique ayant auparavant chauffée accélère graduellement lorsque la vitesse des hélices additionnées à la poussée d'air dévié de la turbine sont suffisante pour décoller l'appareil. Celui-ci quitte le sol, à ce moment il faut bloquer l'accélération car c'est à cet instant que le niveau électrique fonctionne et rétablit l'horizontalité de l'aéronef, compensant ainsi l'équilibre des charges par la variation de vitesse des hélices. L'appareil étant stabilisé horizontalement, l'on accélère les gaz, l'appareil s'élèvera verticalement ; l'on peut aussi à ce moment choisir l'orientation de l'appareil en actionnant l'hélice directionnelle figure 1/9 (2). Une fois l'altitude désirée atteinte, il faut commander les quatre hélices figure 7/9 en les penchant vers l'avant très progressivement environ 15 degrés, l'appareil prendra la direction vers l'avant en continuant de monter mais moins vite. Puis continuer de pousser les hélices jusqu'à 25 degrés, l'appareil prend de la vitesse en ne montant presque plus. Lorsque la vitesse de décrochage est dépassée, mettre les quatre hélices en position verticale. L'appareil vole et manœuvre comme un aéronef normal : par dépression d'air provoqué par la courbe supérieure des ailes. ATTERRISSAGE,la manoeuvre se fait en plusieurs temps il faut : 1. baisser d'altitude avant le point d'atterrissage en diminuant la vitesse de vol et en employant les ailerons d'altitude. 2. arrivée au point de décrochage, mettre les hélices à l'horizontal si la vitesse est encore supérieure au point de décrochage, il faut basculer les hélices de IO degrés vers l'arrière. Cette disposition freine l'appareil. Au point d'atterrissage, décroitre la vitesse des hélices afin que l'appareil descende lentement. 3. il faut gonfler le train d'atterrissage, ralentir la vitesse avant de toucher le sol en accélérant doucement les hélices. Pour se placer à l'endroit exact choisi, il est possible que si l'on n'a pas atteint la première fois le but de faire du surplace, pivoter sur place figure 1/9 par hélices directionnelles (2), reculer par l'intermédiaire de l'angle des hélices, en arrière à 10 degrés. L'atterrissage sur plan d'eau peut être employé du même mode que sur sol ou choisir le mode (hydravion) volant à l'horizontal. Le décollage sur l'eau peut être horizontal comme sur sol ou horizontal par glissement sur l'eau à grande vitesse. On peut naviguer sur l'eau par la poussée des hélices supérieures et le guidage est effectué par l'hélice d'aileron directionnel figure 1/9(2). En cas de panne (turbine, flexible etc.) l'idéal est de rechercher un plan d'eau, gonfler le train figure 9/9 (compresseur électrique ou gaz airbag) ou sinon rechercher en planant un terrain plat horizontal. Mettre les quatre hélices façon atterrissage horizontal. La descente et le vol planant fait tourner automatiquement les hélices sens inverse (graines de tilleul ou de pin) et de ce fait, freinent l'appareil par (effet parachute). Les boudins étant gonflés amortis l'atterrissage et limite la destruction de l'appareil = système anti-crash. 25 30 35 REVENDICATIONS1) La présente invention à pour but de faire décoller et atterrir un aéronef verticalement. Elle est caractérisée par une structure spéciale qui comporte quatre ailes pourvues d' hélice pivotante à 110 degrés qui lui procure par ces quatre points de la stabilité et la force de levage voir figure 1/9 et par un groupe moteur pompe hydraulique qui entraine ces quatre hélices, le flux de fluide étant dosé par un niveau électrique qui manoeuvre selon besoin des vannes qui donne le fluide. Cette disposition assure la totale stabilisation de l'appareil même le poids est inégalement impartie lors des vols verticales voir figure 4/9 et par la disposition des quatre ailes qui est prévu pour éviter les perturbations que les hélices de l'avant provoqueraient si elles étaient placées au même niveau que celles de l'avant. Elles sont donc placées sous la carlingue et celles de l'arrière sur des cales dessus la carlingue et celles de l'avant n'ont pas le même sens giratoire que celles plaçaient a l'arrière voir figures 5/9 et 6/9 et par la disposition pour basculer à 110° les hélices. Il est prévu par force électrique car en cas de panne moteur, l'on peut compter sur la force hydraulique donc dans ce cas, il est possible toujours de faire pivoter les hélices qui seront mises à l'horizontal et feront auto-rotation et ainsi freineront la descente de l'appareil évitant le crash voir figure 5/9 et par une autre disposition qui est pour remplacer le train d'atterrissage qui a comme fonction de poser l'appareil sur cale et de pouvoir atterrir et naviguer sur l'eau et en cas de crash, d'amortir le choc. 2) Aéronef à décollage et atterrissage vertical selon la revendication 1 caractérisé en ce que une structure nouvelle est apportée par quatre points de traction (hélices) afin d'assurer parfaitement les vols verticaux. Il sera prévu quatre ailes d'égales surface portante supportant chacune une hélice pivotante à 110° degrés. Des ailerons de directions (1) seront prévus sur les ailes et un aileron directionnel (3) et a soncentre une hélice (2) tournant dans les deux sens. Le point d'hélitreuillage (6) est placé au centre. 3) Aéronef à décollage et atterrissage vertical selon la revendication 1 caractérisé en ce que un groupe moteur pompe hydraulique entraîne les quatre hélices en assurant une parfait stabilité en vol vertical par l'intermédiaire d'un niveau électrique. La figure 4/9 démontre un groupe fournissant l'énergie hydraulique aux hélices comprenant la turbine (7) ou moteur thermique PICQ muni d'un renvoi d'angle (8) entrainant la pompe hydraulique (9) qui pompe l'huile dans un réservoir de retour (10). L'huile sous pression est poussée vers les quatre sorties (11) alimentant les quatre hélices. L'huile est régulée par quatre vannes (12) commandées par électroaimants qui est dirigé par un niveau électrique (13) grâce au niveau électrique, le vol vertical sera toujours maintenu horizontalement au décollage, atterrissage et vol surplace. (14) sortie d'huile pour hélices directionnelle et vanne de retour (15),(16),(17), (18) vers le réservoir (7). 4) Aéronef à décollage et atterrissage vertical selon la revendication 1 caractérisé en ce que une disposition spéciale des quatre ailes est conçue pour les perturbations de l'air provoquées par les hélices avant ne gêne pas les hélices placées à l'arrière. Les ailes sont donc placées ainsi : en vol horizontal l'on voit les ailes avant qui sont placées sous la cabine, les hélices (23) et (24) tournent vers la gauche. Les ailes arrières sont placées sur des cales (22) et par-dessus la cabine, les hélices (19) et (20) tournent vers la droite. 5) Aéronef à décollage et atterrissage vertical selon la revendication 1 caractérisé en ce que le basculement des quatre hélices à 110 °degrés est commandé par un moteur électrique d'où l'énergie sera toujours disponible en cas d'arrêt du moteur principal. Le but est d'éviter un crash car dans ce cas les hélices seront en auto rotation et freineront la descente de l'appareil. Une poutrelle (25) fixée à la carlingue soutien untube (26) qui sert au logement de la partie fixe d'une aile (27) formant un double pont (28) et (29) qui soutien un tube renforcé (30) qui est amovible commandé par un moteur électrique (31) (choisi en cas de panne) moteur (groupe) est commandé par engrenages (32). Ce tube amovible (30) porte à son extrémité le moteur hydraulique (33) commandé par tuyauterie (34) arrivée et (35) retour. Ce moteur commande l'hélice (19) entrainée par une démultiplication (35) et (37) le roulement conique (9) soutien 10 l'hélice (19). 6) Aéronef à décollage et atterrissage vertical selon la revendication 1 caractérisé en ce que le train d'atterrissage est remplacé par des « boudins gonflables » permettant à l'appareil d'atterrir sur terre, sur l'eau et de naviguer et 15 d'amortir le choc en cas de crash. Il est constitué d'une gente (38) placée sous la carlingue soutient l'enveloppe gonflable (39) fabriquée en latex toile et armé (6) au contact du sol. Une valve (40) est prévue pour le gonflage et le dégonflage. Des tendeurs de rappel en latex extensibles (41) ont pour 20 mission de rétracter et maintenir l'enveloppe dans la gente(38). Lors du vol horizontal les lanières (42) sont tendues, servent à maintenir l'enveloppe lors du gonflage de celle-ci 25 30