Brevet FR3039506A1 (20170203)
REVENDICATIONS1. Rotor pour aérodyne hybride, à voilure fixe et à voilure tournante apte à être immobilisée en vol de 5 croisière de l'aérodyne, destiné à produire de la portance par sa rotation en phase de vol vertical et à être immobilisé et stocké longitudinalement en phase de vol de croisière à grande vitesse, du type comportant au moins une mono pale (20) avec contrepoids (20d), ladite mono 10 pale comprenant: - une pale active (20a) qui génère la portance du rotor pendant sa rotation - une première partie (20b) qui porte ladite pale active (20a) et constitue la liaison de la pale active 15 (20a) à un mât rotor (10) ; et - une deuxième partie (20c) qui porte ledit contrepoids (20d) et constitue la liaison du contrepoids (20d) audit mât rotor (10), caractérisé en ce que : 20 - la longueur de la pale active (20a) selon son envergure est significativement inférieure au rayon R du rotor ; - ladite partie (20b) porteuse de la pale active (20a) est une partie structurellement rigide, en 25 particulier vis-à-vis de la flexion et de la torsion ; - ladite partie (20b) porteuse de la pale active (20a) présente une section transversale (200b) ayant une portance nulle ou quasi nulle et une traînée aérodynamique faible quand le rotor est en rotation ; et 30 - l'ensemble constitué par la pale active (20a) et la partie rigide (20b) porteuse de la pale active est articulé autour d'un axe transversal (YY) perpendiculaire à l'axe de rotation (ZZ) du rotor, sensiblement au niveau 3039506 47 dudit axe de rotation (ZZ) du mât rotor (10), et à l'axe longitudinal de ladite pale active (20a) et de ladite partie rigide (20b) porteuse de la pale active, et sécant avec ledit axe de rotation (ZZ).\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 1 dans lequel la longueur de la pale active (20a), selon son axe longitudinal, est inférieure à 75 % du rayon R du rotor et, de préférence, comprise entre 50 % et 70 % du rayon R.\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite partie (20c) porteuse du contrepoids (20d) est sensiblement analogue à la partie (20b) porteuse de la pale active (20a) en ce qu'elle est structurellement rigide et de section transversale (200c) ayant une traînée aérodynamique faible et une portance nulle ou quasi nulle quand le rotor est en rotation.\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 3, dans lequel la longueur de la partie rigide (20c) porteuse du contrepoids (20d), selon l'axe longitudinal de la pale active, est sensiblement égale à celle de la partie rigide (20b) porteuse de la pale active (20a).\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la partie (20c) porteuse du contrepoids (20d) et la partie (20b) porteuse de la pale active (20a) forment une seule et même structure continue et rigide articulée à pivotement autour dudit axe transversal (YY), au niveau dudit axe de rotation (ZZ) du rotor. 3039506 48\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la partie (20c) porteuse du contrepoids (20d) est entraînée en rotation comme la partie (20b) porteuse de la pale active (20a) mais reste 5 fixée perpendiculairement à l'axe (ZZ) de rotation du rotor pendant toutes les phases de vol de l'aérodyne.\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 6, dans lequel le contrepoids (20d) conserve un degré de mobilité longitu- 10 dinale qui est piloté par un dispositif d'équilibrage (100a, 101a, 102a, 104a, 105a) proportionnellement à l'angle de conicité (a) que fait la pale active (20a) avec le plan dit "horizontal" défini par les axes de roulis et tangage de l'aérodyne, de façon rapprocher le 15 contrepoids (20d) du mât rotor (10) quand l'angle (a) de conicité de la pale (20a, 20b) augmente, de sorte équilibrer les efforts centrifuges de part et d'autre du mât rotor (10). 20\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, constitué de l'assemblage de deux rotors mono pales sensiblement identiques tournant en sens inverse agencé en rotor unique avec deux mono pales (20,\n<CLM>\1\tcontrarotatives autour d'un même axe (ZZ) de rotation 25 du mât rotor (10).\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant au moins deux rotors mono pales sensiblement identiques et tournant en sens 30 inverses, chacun autour de l'un respectivement d'axes de rotation espacés longitudinalement sur l'axe de roulis (XX) de l'aérodyne. 3039506 49\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, tel que, pendant le vol de croisière, ladite au moins une mono pale (20,\n<CLM>\1\test arrêtée et verrouillée longitudinalement de façon à ce que 5 le contrepoids (20d, 21d) soit orienté vers l'avant de l'aérodyne et la pale active (20a, 21a) vers l'arrière de l'aérodyne, sensiblement dans la direction de l'axe de roulis de l'aérodyne. 10\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 10 telle que rattachée à la revendication 8 ou 9, contrarotative tel que, pendant un vol vertical, les deux mono pales (20,\n<CLM>\1\ttournent en sens inverse à la même vitesse angulaire, à partir d'une position zéro initiale, qui est la position 15 arrêtée longitudinalement selon revendication\n<CLM>\1\t12. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 8 à 11, dans lequel les deux parties rigides (20b,20c) porteuses pour l'une de la pale 20 active (20a) et pour l'autre du contrepoids (20d) sont solidaires l'une de l'autre et formées en une seule structure à la fois rigide et profilée aérodynamiquement pour offrir une résistance faible en rotation sans générer de portance aérodynamique, tout en étant articulées autour 25 d'un axe transversal (YY) situé exactement au niveau de l'axe (ZZ) de rotation du rotor.\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 7, dans lequel un dispositif d'équilibrage mécanique (104a, 105a' 102a) 30 est, au moins en partie, agencé à l'intérieur de la partie rigide (20c) porteuse du contrepoids (20d), de façon à rapprocher ledit contrepoids (20d) de l'axe (ZZ) de rotation du rotor, quand l'angle de conicité (a) que fait 3039506 50 la pale active (20a) avec le plan dit "horizontal" augmente, de façon à équilibrer les forces centrifuges quelle que soit la position de la pale active (20a). 5\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le rotor est entraîné en rotation par un dispositif d'entraînement (60,61,62,63) masqué à l'intérieur de la partie rigide (20c) porteuse du contrepoids (20d), ledit dispositif d'entraînement 10 autorisant des mouvements de traînée en rotation de faible amplitude autour de l' axe de rotation (ZZ) du rotor, pour amortir les variations des forces de traînée de la pale active (20a), ledit dispositif d'entraînement comportant un système de butée d'entraînement amortie (62). 15\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le pas angulaire ou « angle d'attaque » de la pale active (20a) est piloté en incidence par un système d'arbre (51) longitudinal, retenu 20 et monté rotatif sur lui-même autour de son axe par des roulements et butées (501,502,503), ledit arbre (51) traversant la partie rigide (20b) porteuse de la pale active (20a) et étant solidaire en rotation, par son extrémité radiale externe par rapport à l'axe de rotation 25 (ZZ) du rotor, du pied de ladite pale active (20a), et piloté par une biellette (50) de commande de pas reliée par un levier de pas (52) à l'extrémité radiale interne dudit arbre (51). 30\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel le pas angulaire ou "angle d'attaque" de la pale active (20a) est fixe et 3039506 51 optimisé pour offrir la portance maximale à la vitesse de rotation nominale du rotor.\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 8 ou 9, dans 5 lequel le pas des pales actives (20a, 21a) des deux mono pales (20,\n<CLM>\1\test réglé uniquement collectivement, pour l'équipement d'un aérodyne (1) dont les mouvements de roulis et de tangage sont pilotés par des systèmes de stabilisation (4a, 4b, 4c) placés, de préférence, en bout 10 d'ailes (1a) et/ou aux extrémités du fuselage (1c).\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel une chaîne d'entraînement motorisée et de mise en rotation du rotor à 15 la fin d'un vol de croisière comporte, d'une part, un moteur principal thermique (70), du type moteurs à combustion interne à 4 ou 2 temps ou turbine à gaz, entraînant un arbre de transmission (71) de la puissance motrice, par l'intermédiaire d'un embrayage (70a) et d'une 20 roue libre (70b), et une boîte de transmission (72) reliée au mât rotor (10a-10b) pour assurer le vol vertical, et, d'autre part, un frein (710) sur l'arbre (71) de transmission de puissance, un moteur secondaire (73), de préférence électrique, couplé par un embrayage (73a) et 25 une roue libre (73b) à une transmission de puissance (73c) en prise avec l'arbre (71) de transmission, en aval du frein (710), pour arrêter et positionner longitudinalement la ou les mono pales (20,\n<CLM>\1\tdu rotor et servir à la mise en rotation du rotor. 30\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 18, dans lequel une chaîne d'entraînement motorisée secondaire, de faible puissance, par exemple de 10% de la puissance principale, 3039506 52 comprend un moteur auxiliaire (30) raccordable, par au moins un embrayage (30a, 31a) et une roue libre (30b, 31b), audit arbre (71) de transmission de puissance, et est débrayable et apte à être utilisée dans toutes les 5 phases transitoires de vol ainsi qu'en situation d'avarie du moteur principal (70), une hélice (3) propulsive ou tractive étant apte à être entraînée en vol de croisière par le moteur principal (70) et, en secours, par le moteur auxiliaire (30). 10\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, dans lequel lesdites parties rigides (20b, 20c) porteuses respectivement de la pale active (20a) et du contrepoids (20d) sont, au moins pour 15 l'une d'entre elles, et de préférence pour les deux, profilées de façon à offrir une résistance aérodynamique différente selon l'orientation du vent relatif, avec un profil de type elliptique sur le bord d'attaque (200b, 200c) et, de préférence, un profil « en creux » sur le 20 bord de fuite (201b, 201c), chaque profil ayant une orientation inverse de l'autre, et inverse d'une partie rigide à l'autre, de façon à ce que, quand l'aérodyne est en vol de croisière, le vent relatif produise sur les deux parties rigides (20b, 20c) un couple d'entraînement du 25 rotor qui tend à faire tourner la pale active (20a) dans le sens qui lui permet de générer de la portance.\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel au moins un élément de 30 verrouillage mécanique (80, 90), rétractile, et apte à être masqué dans la structure de l'aérodyne (1), est agencé de façon à venir verrouiller mécaniquement, pendant un vol de croisière, le rotor (20,\n<CLM>\1\ten venant s'appuyer 3039506 53 sur au moins une protubérance (810a, 810b) agencée sur la partie rigide (20b, 21b) porteuse d'une pale active (20a, 20b) et/ou sur le contrepoids (20d, 21d) correspondant ou la partie rigide (20c, 21c) porteuse dudit contrepoids 5 (20d, 21d).\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans lequel au moins un dispositif de verrouillage mécanique (85b,\n<CLM>\1\tde la partie rigide 10 (21b) porteuse de la pale active (21a) est prévu, ledit dispositif de verrouillage étant solidaire, d'une part, du mât rotor (10) et, d'autre part, comportant un élément de verrouillage (85b) engageable dans une partie femelle (86) solidaire de la partie rigide (21b) porteuse de la pale 15 active (21a), et supportant une masselotte (85a) en étant sollicité par au moins un ressort (85d), le dispositif étant agencé de telle sorte que la force centrifuge, qui s'exerce sur la masselotte (85a), quand le rotor est en rotation, libère le dispositif de verrouillage, qui 20 verrouille la mono pale (21) correspondante en position horizontale quand le rotor est à l'arrêt.\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, dans lequel ledit contrepoids (21d) 25 est placé à l'extrémité d'un élément prolongateur (21e) de la partie rigide (21c) porteuse du contrepoids (21d), ledit élément prolongateur (21e) ayant un profil soit cylindrique et sensiblement circulaire, soit ayant un profil ovale orienté pour offrir une faible résistance 30 aérodynamique quand le rotor est en rotation et qu'un flux d'air vertical important est généré par la pale active (21a), soit étant entouré d'un carénage profilé aérodynamiquement et libre en rotation de façon 3039506 54 s'orienter pour offrir une faible résistance aérodynamique quelle que soit la direction du flux d'air.\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 23, dans lequel l'entraînement du rotor en rotation pendant le vol vertical est obtenu en éjectant de l'air comprimé (B), de préférence au niveau du contrepoids (21d), avantageusement porté par un élément prolongateur (21e) de la partie rigide (21c) porteuse du 10 contrepoids (21d), la distance r qui sépare le point moyen d'éjection de l'air à l'axe rotor (10) étant telle que le rapport r/R soit compris entre 55 % et 85 %, R étant le rayon du rotor, et/ou au niveau du bout de la pale active (20a). 15\n<CLM>\1\tRotor selon la revendication 24, dans lequel une boîte mécanique (70c) de synchronisation et de redémarrage du rotor est associée à un frein (710) et à au moins un moteur électrique (73) avec son système de 20 transmission (71, 73a, 73b, 73c).\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, dans lequel le bout de la pale active (21a) est équipé d'un dispositif d'orientation à 25 dérive (221a) relevable par pivotement autour de l'axe longitudinal de la pale active (20a), tel que, quand le rotor n'est plus entraîné en rotation, ladite dérive (221a) est relevée et soumise à l'effet du vent relatif, de sorte que la mono pale (21a) correspondante est 30 orientée sensiblement dans la direction de l'axe de roulis (XX) de l'aérodyne (1). 3039506 55\n<CLM>\1\tRotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, dans lequel au moins une mono pale comporte deux pales actives (20a, 21a) portées par la même partie rigide (20b) et écartées l'une de l'autre en V d'un 5 angle au moins égal à 30°, sensiblement dans le plan du disque rotor correspondant.\n<CLM>\1\tAérodyne du type hybride, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un rotor (2 ; 20,\n<CLM>\1\tselon l'une 10 quelconque des revendications 1 à 27, pour le vol vertical, et d'une voilure fixe (1a, lb), de préférence une voilure de type « canard » ou des ailes de type « tandem », supportée par un fuselage (1c), et équipé de systèmes (4a, 4b, 4c) de stabilisation en bout d'ailes 15 (1a) et/ou en extrémité(s) contrôler les mouvements de l'aérodyne (1), ainsi qu'au préférence propulsive, pour pendant son vol de croisière. de fuselage (1c), pour roulis et de tangage de moins une hélice (3), de propulser l'aérodyne (1) 20\n<CLM>\1\tAérodyne selon la revendication 28, caractérisé en ce que les systèmes (4a, 4b, 4c) de stabilisation en bout d'ailes (lb) et/ou en extrémité de fuselage (1c), pour contrôler les mouvements de roulis et de tangage de 25 l'aérodyne (1), sont réalisés de la même façon que le rotor principal de sustentation en vol vertical, mais à une échelle plus petite, correspondant à la fonction desdits systèmes (4a, 4b, 4c) de stabilisation avec au moins une mono pale (20,\n<CLM>\1\tavec contrepoids (20d, 21d).