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ROTOR A PALES TELESCOPIQUES, POUR MACHINES A AILES TOURNANTES.,
La présente invention est relative à un rotor à pales télescopiques et plus particulièrement aux rotors qui sont entraînés par des moteurs à réaction d'un type quel=que montés sur les extrémités des pales du rotor; elle est relative également aux aéronefs et aux engins volants équipés avec ce rotor.
Ce rotor peut aisément être appliqué à un modèle quelconque de machine volante, à savoir aux hélicoptères, aux avions convertissables en hélicoptères, appelés ci-après "convertibles", aux hélicoptères individuels portatifs, aux hydravions, aux embarcations, aussi bien qu'à tous véhicules, la conception de ce rotor équipé avec des moteurs à réaction d'un type quelconque montés aux extrémités des pales restant la même pour toutes ces machines.
Les moteurs peuvent être des stato-réacteurs, des pulso-réactours ou des turbo-réacteurs particulièrement adaptés à cet emploie La présente invention fournit une solution extrêmement pratique pour certains des problèmes qui sont actuellement à l'étude dans le domaine des hélicop- tères, en particulier pour les avions transformables en hélicoptères, ou convertibles, et pour les véhicules volants 4?un type quelconque, civils ou militaires.
L'invention comprend une pale télescopique à masses équilibrées telle qu'elle est décrite dans une demande de brevet belge du même inventeur "Pale télescopique" du 23 décembre'1953 n 411.812 et elle fournit un dispositif très efficace pour, (en association avec ces pales télescopiques), alimenter en carburant les moteurs montés sur les extrémités des pales, commander les gaz et l'allumage de ces moteurs et, lorsque cela est nécessaire, fournir l'air comprimé permettant la mise en marche des pulso-réacteurs et
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turbo-réacteurs, L'invention comprend aussi un dispositif pour déployer et rétracter les pales télescopiques, et commander leur pas pour les conditions normales du vol en hélicoptère,
des machines sur lesquelles ce rotor à pales télescopiques a été monté.
L'invention sera maintenant décrite avec plus de détails avec référence au dessin joint qui représente, à titre d'exemples, différentes réalisations.
Dans les dessins,
La figure 1 est une vue d'en haut du rotor à pales télescopiques, ses pales étant en complète extension.
La figure 2 est une vue frontale du rotor de la figure 1.
La figure 3 est une vue frontale du même rotor, les pales étant rétractées.
La figure 4 est une vue d'en haut du rotor représenté à la figure 3.
La figure 5 est une vue latérale d'un convertible, le rotor avec ses pales en position d'escamotage étant représenté avant d'être abaissépour être logé dans la partie supérieure du fuselage.
La figure 6 est une vue d'en haut du convertible de la fig. 5 équipé avec des stato-réacteurs, les pales étant en position d'extension.
La figure 7 est une vue latérale d'un véhicule volant, le rotor étant dissimulé dans le sommet de la caisse du véhicule, ce rotor étant équipé de turbo-réacteurs.
La figure 8 est une vue d'en haut du même véhicule, mais avec les pales en complet développement.
La figure 9 est une vue d'en haut du rotor télescopique, les pales rétractées étant ramenées l'une vers l'autre avant d'être utilisées.
La figure 10 est une coupe transversale prise sur la ligne A-A de la figure 9.
La figure 11 représente une vue d'en haut d'une forme d'exécution d'un élément de pale.
La figure 12 est une vue en coupe transversale le long de la ligne B-B de la figure 11.
La figure 13 est une vue en coupe transversale le long de la ligne C-C de la figure 11.
La figure 14 est une vue frontale d'une coupe verticale du moyeu montrant la fixation des pales et des différentes commandes.
La figure 15 est une vue frontale de la poulie principale de commande, ou tourniquet, et des poulies auxiliaires de guidage.
La figure 16 est une vue en coupe transversale horizontale le long de la ligne D-D de la fig. 15.
La figure 17 est une vue frontale d'une représentation schématique du système de freinage et des câbles de commande pour la rétraction des éléments de pale et pour la commande des gaz des moteurs montés aux extrémités des pales.
La figure 18 est une vue d'en haut de la représentation schématique de la figure 17.
La figure 19 est une vue d'en haut des poulies auxiliaires de commande et de guidage.
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La figure 20 est une vue d'en haut analogue à celle de la fi- gure 19, mais avec addition des leviers de commande.
La figure 21 est une vue latérale prise dans la direction de la flèche fl de la figure 20.
La figure 22 est une vue d'en haut d'une variante pour la pou- lie de commande et d'alimentation.
La figure 23 est une vue d'en haut d'une variante pour le dis- positif de fixation des pales.
La figure 24 représente un dispositif de fixation du pied des pales pour permettre leur emploi éventuel en vol horizontal.
La figure 25 représente un disposigif pour abaisser les pan- neaux qui sont destinés à dissimuler le rotor.
Le rotor 1, représenté dans les figures 1, 2, 3 et 4 comprend un moyeu 2, pouvant tourner librement, auquel sont fixées les pales téles- copiques 3 qui portent sur leurs extrémités 3c des moteurs à réaction. Le moyeu 2 est d'un modèle à oscillation libre limitée qui sera décrit ci-après.
Les pales 3 sont réunies au moyeu 2, dans l'un des exemples, au moyen de la fourche horizontale inclinée habituelle 5 et la pale peut tourner autour du prolongement 5a de la fourche (voir figures 10et 14) sous l'action du levier de commande de pas 6 qui est fixé à un manchon 7. Le manchon 7 est fixé à la plaque de fermeture 8 de l'élément formant le pied de la pale 3a au moyen de boulons et de vis 9.
Des butées relevables 10 sont montées sur les extrémités intérieures des éléments intermédiaires 3b des pales. Les éléments intermédiaires 3b et l'élément terminal 3c de chaque pale ont tous la.même longueur a qui correspond très sensiblement à la distance, dans 1 élément de pied de pale 3a, entre la surface extérieure de sa plaque de fermeture 8 et la surface extérieure de son extrémité extérieure, ainsi que cela a déjà été décrit dans la demande de brevet belge du même inventeur n 411.812 de 1953.
Un câble de commande souple 11 est fixé à un point quelconque de l'élément terminal de pale 3c (ce câble est représenté par une seule ligne de tirets dans la figure 1) et, après avoir traversé dans leur longueur les éléments 3a, 3b et 3c, il s'enroule autour d'un tourniquet de commande et d'alimentation 12, ainsi qu'on le voit plus clairement dans la figure 15. Le tourniquet 12 est fixé au manchon 7 par l'intermédiaire d'un support 13 et de vis ou de rivets 14 et il peut librement tourner autour de ce support.
Une canalisation souple 15a amène le carburant provenant d'une nourrice 16 située sur le haut du moyeu jusqu'au centre 17 du tourniquet 12, ainsi qu'on le voit plus clairement dans les figures 15 et 16. De ce centre 17, le carburant suit une autre canalisation souple 15 qui est enroulée autour de ce tourniquet 12 et qui est ensuite guidée, dans cet exemple, par une poulie 18 de façon à traverser la plaque de fermeture 8 du pied de pale près du centre de celle-ci. La canalisation 15 passe ensuite dans leur longueur à travers les divers éléments de la pale pour parvenir au moteur 4.
D'autres commandes, ainsi qu'on le voit mieux dans les figures 1, 15, 16 et 17, à savoir la commande des gaz 20, le câble de démarrage 21 des fusées à poudre 44 (quand on emploie des stato-réacteurs) sont également enroulées autour du même tourniquet 12.
Les câbles de commande 11, après avoir été enroulés autour du tourniquet 12, ainsi qu'on le voit mieux dans la figure 17, sont guidés par
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les poulies 22, de façon à pouvoir convenablement venir s'enrouler autour d'une poulie de freinage horizontale 24 (qui constitue un organe d'un système de freinage 23 qui a déjà été décrit dans un autre brevet anglais de l'inventeur n 645.271) puis sur des poulies 22a, de façon à ce que ces câbles puissent rentrer dans les éléments de pales à peu près suivant leur axe.
La commande 11, étant la seule qui doit être enroulée autour de la poulie de freinage 24, commandera la rétraction des divers éléments et la rotation du tourniquet 12 et par suite l'enroulement de la canalisation de carburant 15 et des câbles de commande 20 et 21.Lorsquel'on emploie des pulsos ou turbo-réacteurs au lieu de stato-réacteurs. le câble de démarrage 21 sera remplacé par une canalisation d'air comprimé permettant la mise en marche de ces types de moteurs, ainsi qu'on le voit dans la figure 22.
Quand les deux parties 25 et 25a du système de freinage 23,représenté à la figure 14, sont mises en contact l'une avec l'autre, la poulie horizontale 24 prendra un mouvement de rotation relatif par rapport au moyeu 2 et par suite provoquera l'enroulement des câbles de commande 11.
Les câbles de commande 11, à leur tour, mettent en rotation le tourniquet 12 tout en exerçant une action de traction sur les éléments terminaux de pale 3c. Les canalisations de carburant 15 et les câbles de commande 20 et 21 (ou.. à la place de ce dernier, les canalisations d'air comprimé 49) s'associeront à ce mouvement d'enroulement autour des tourniquets 12 (ou 12a, dans la fig. 22) tandis que les éléments de pales sont progressivement ramenés les uns dans les autres.
A l'intérieur du carter fixe 27 (fig. 14), sont montés les différents mécanismes de commande du rotor ainsi qu'on va le décrire en détail ci-après.
La commande cyclique du pas des pales 29 et la commande générale du pas 30 sont montées autour de l'extrémité inférieure de l'arbre 31 du rotor, ainsi qu'on le voit plus clairement dans les figures 2 et 14.
Le pilote commande le système de freinage 23 par l'intermédiaire du câble 32 et commande les câbles de commande des gaz et les câbles de démarrage respectivement au moyen des systèmes à roulements à billes 34 et 35.
Le rotor à pales télescopiques comprend en conséquence, d'une façon générale, un certain nombre de pales télescopiques 3, chacune de ces pales comprenant un pied 3a, un certain nombre d'éléments intermédiaires 3b et un élément terminal 3c. Ces pales sont fixées à un moyeu 2 pouvant tourner librement, le système de fixation étant d'un modèle connu et constitué, dans les exemples représentés, par une fourche horizontale inclinée 5, ainsi qu'on le voit dans les figures 1 à 4, ou par une liaison rigide, ainsi qu'on le voit à la figure 23.
Dans ce dernier cas, il n'existe aucune articulation, ni dans la direction de portance, ni dans la direction de traînée. Le moyeu 2 est, de préférence, monté sur un joint sphérique fixé à l'arbre 31 (fig. 3, 5, 7 et 14) et s'appuie sur celui-ci par l'intermédiaire des paliers habituels 75 (fig. 14). L'extrémité inférieure de l'arbre 31 est fixée au corps d'une machine volante quelconque.
Un tourniquet 12 de commande et d'alimentation (dans le présent exemple le tourniquet a été représenté avec son axe sensiblement horizontal, mais il peut être disposé autrement) est fixé au pied de chacune des pales 3. Autour de ce tourniquet sont enroulés le câble de commande de rétrac- tion 11, la canalisation de carburant souple 15, le câble de commande des gaz 20 et la commande de démarrage 21 lorsqu'on emploie des stato-réacteurs, ou la canalisation d'air comprimé souple lorsqu'on emploie des turbo-réacteurs, ou pùlso-réacteurs.
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Le carburant, partant de la nourrice 16 est conduit jusqu'au centre 17 du tourniquet 12 puis de là jusqu'au moteur monté sur les extré- mités des pales. Un dispositif semblable, qui n'a Des été représenté pour des raisons de clarté dans les dessins, serait utilisé pour permettre le passage de l'air comprimé provenant d'une chambre située près du centre du moyeu 2 jusqu'au centre d'un tourniquer de plus grande dimension 12a ainsi qu'on le voit dans la figure 22. La commande de la machine en vol est du type de commande ordinaire pour les hélicoptères c'est-à-dire une commande de pas cyclique 29 et une commande de pas générale 30.
Le système de freinage 23, quand il est manoeuvré par le pilote, fera rentrer les pales quand leur vitesse de rotation se sera suffisamment abaissée.
Pour les convertibles et pour les véhicules volants, l'ensem- ble des pales du rotor, les commandes supérieures et la nourrice à carbu- rant seront dissimulés, quand le vol en hélicoptère n'est plus nécessaire, dans un logement 43 ménagé dans le sens de la longueur au-dessus de la cais- se de la machine.
On a donné deux exemples de cette installation cachée pour le rotor. Dans le premier exemple l'ensemble du rotor est abaissé dans le logement qui lui a été réservé et dans le second exemple des panneaux coulissants peuvent s'élever et recouvrir ledit rotor.
Dans les convertibles le logement pour le rotor peut être prévu transversalement à la base des ailes fixes pourvu que ces ailes soient elles-mêmes fixées au haut du fuselage et non pas au bas de celui-ci comme cela est représenté dans les figures 5 et 6.
Dans les dispositifs connus, les moteurs 4 sont généralement montés, avec une possibilité de rotation automatique très limitée autour de l'axe longitudinal X-X des pales. Suivant l'invention (fig. 24), ils peuvent tourner, quand commandé par le pilote, d'environ 1800 pour que l'on puisse, éventuellement, utiliser la puissance de ces moteurs pour obtenir une plus grande vitesse quand l'avion est utilisé comme aéroplane.
Les poussées des engins opposés F et F' (fig. 4) sont alors dirigées dans le même sens et viennent s'ajouter à la poussée du moteur qui est monté sur le nez du fuselage comme cela est représenté dans les figures 5 et 6.
Des goujons 105 (voir fig. 24) limitent la possibilité de rotation donnée aux moteurs 4.
Pour compenser le couple dû au frottement pendant la rotation sur les paliers à billes 75 qui supportent les pales du rotor, le convertible a été représenté avec un système de compensation connu constitué par un gouvernail 37 (fig. 5) monté autour de l'axe incliné 38-38 sur la partie fixe 39. Le second dispositif employé couramment et qui est montré dans les figures 7 et 8 pour une voiture volante, consiste à installer à l'arrière du véhicule une petite hélice 40, à pas variable sous le contrôle du pilote, cette hélice étant, de préférence, entraînée soit par un moteur électrique, soit par une transmission par engrenage à partir du moyeu du rotor. Aucune de ces transmissions n'a été représentée dans les dessins.
Les figures 5 et 6 représentent un convertible dans lequel est monté le rotor qui vient d'être décrit. Dans l'exemple représenté par le dessin, un logement spécial 43 a été ménagé au-dessus du fuselage ordinaire de l'avion, le rotor 1 étant dissimulé dans ce logement pendant le vol comme aéroplane. La contrepartie de cette réalisation permettant le passage du vol comme hélicoptère au vol comme avion, est un faible accroissement dans la traînée de l'avion, et, naturellement, l'augmentation de poids due au rotor. Si les moteurs montés aux extrémités des ailes sont également employés, ainsi qu'on l'a décrit plus haut, la vitesse que l'on ob-
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tiendra pour l'avion convertible ne s'écartera pas beaucoup de la vitesse que l'on obtiendrait avec un avion semblable ayant la même puissance totale.
Le fonctionnement de cette machine est le suivant :
Le rotor est tout d'abord.dégagé des panneaux qui le dissimulaient, soit que l'on élève l'ensemble du rotor, soit que l'on abaisse les panneaux.
Les pales, quand elles sont équipées avec des stato-réacteurs à leurs extrémités, sont amenées à prendre une vitesse de rotation relativement élevée au moyen des fusées à poudre montées près de ces moteurs dans les exemples représentés dans les dessins. Il existe d'ailleurs d'autres dispositifs connus pour arriver au même résultat.
L'extension des pales se produira immédiatement et lorsqu'elles ont atteint la vitesse de rotation nécessaire pour la mise en marche de ce type de moteur, les bougies d'allumage seront mises en action par le système d'allumage représenté à la figure 14. Ceci a déjà été décrit dans un autre brevet anglais de l'inventeur n 601.912. Les conditions de vol et la conduite de la machine sont semblables à celles des hélicoptères équipés avec le même moteur.
Le moteur 47, monté dans le fuselage peut être mis en marche lorsque la vitesse de translation a été obtenue par le vol en hélicoptère comme d'ordinaire. Préférablement, le moteur avant qui tournera à une vitesse très lente pendant le décollage en hélicoptère pourra être utilisé pour commencer le mouvement de translation sans qu'il soit nécessaire d'employer dans ce but la commande cyclique des pales d'hélicoptère.
Pendant l'accroissement de la vitesse de translation, la commande des gaz pour les moteurs des pales et le pas général de' celles-ci seront progressivement réduits jusqu'à ce que finalement la machine ne soit plus portée que par ses ailes fixes 28.
Lorsque ce résultat est obtenu, la rétraction des éléments des pales peut être effectuée, le pilote devant, pour cela, faire fonctionner le système de freinage 23, dès qu'il aura constaté un ralentissement suffisant de la vitesse de rotation de ces pales.
La commande 11, en faisant tourner le tourniquet 12 rappellera d'abord en arrière l'élément terminal 3c jusqu'à ce que celui-ci vienne buter contre l'arrêt 10 de l'élément 3b qui l'entoure, cet élément 3b à son tour sera ramené en arrière, et ainsi de suite jusqu'à ce que tous les éléments soient venus se loger à l'intérieur du pied de pale 3a ainsi que cela est représenté à la fig. 5. Les autres câbles souples et la canalisation souple pour le carburant 15 seront enroulés autour du tourniquet 12 pendant le rappel des éléments de pale.
Les pales, après rétraction, seront bloquées dans la position voulue (position longitudinale dans l'exemple de la figure 5) au moyen d'un dispositif centrifuge automatique qui sera décrit en détail ci-après.
Le couple résultant du frottement de la poulie de freinage 24 contre le moyeu 2 pendant la rétraction des pales pourra être compensé par une inclinaison convenable du gouvernail 37, qui aura, à cet effet, regu la dimension voulue, ou par l'action d'une hélice compensatrice 40, ainsi que cela est représenté à la figure 7, ou encore par l'action combinée des deux systèmes.
Quand le rotor a été bloqué dans la position voulue (longitudinalement dans les exemples) il peut ou bien être abaissé pour occuper le logements 43 préparé dans ce but dans le dessus du fuselage ou du corps de la machine, soit être dissimulé par des panneaux coulissants qui s'élèveront au-dessus de lui ainsi que cela est montré à la figure 25.
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Le retour au vol en hélicoptère, après le vol en avion, pour l'atterrissage de la machine s'obtiendra en effectuant en sens inverse les différentes manoeuvres qui viennent d'être décriteso
Dans le premier dispositif, le panneau 43a du logement 43 sera amené à glisser le long de la partie arrière du fuselage et découvrira ain- si la partie supérieure du logement 43. L'ensemble du rotor est alors sou- levé, par un dispositif quelconque et le moyeu des pales est débloquéo
Dans le cas où les pales sont munies de stato-réacteurs, elles sont mises en rotation initiale par deux procédés, soit par une légère Impulsion de rotation donnée au moyeu, soit par de toutes petites fusées qui sont pla- cées en réserve en arrière des moteurs.
L'arbre 31 est monté, de préféren- ce, avec une légère pente vers l'arrière Z' au lieu d'avoir la direction verticale Z-Z représentée dans la figure 5. La pression de l'air compléte- ra l'expansion des pales et augmentera leur rotation jusqu'à ce que cette dernière ait atteint la valeur désirée. Les stato-réacteurs sont alors mis en marche et la machine pourra être progressivement soutenue par ses ailes tournantes. Dans le cas où les pales sont munies de pulso ou turbo- réacteurs, ils pourront être mis en marche aussitôt après déblocage du rq- tor par l'action de l'air comprimé amené par le tuyau souple décrit plus haut.
Dans le second dispositif, seuls les panneaux qui dissimulent le rotor sont abaissés. En premier lieu, les panneaux du haut 120 et 120a (fig. 25) sont élevés à l'aide des leviers 121, puis tous les panneaux, latéraux 122 et longitudinaux 123, sont abaissés dans des logements préparés à cet effet dans le fuselage ainsi qu'on le décrira en plus grand détail ci-après.
Dans les figures 7 et 8, on a représenté un véhicule volant, le même rotor pouvant être appliqué à un véhicule quelconque civil ou militaire, par exemple à une jeep, un camion, un tank léger, etc...
Il semble qu'il n'existe aucun autre dispositif réellement pratique pour réaliser de tels véhicules volants dans lesquels aucun élément ne déborde sur leurs dimensions usuelles (à l'exception de la hauteur supplémentaire nécessaire pour le logement du rotor) et dont l'apparence lorsqu'ils sont conduits sur des routes ou dans des villes est pratiquement la même que s'ils n'avaient pas été équipés avec le rotor qui leur permettra de voler.
Toutes les commandes et manoeuvres, (beaucoup de celles-ci pouvant être automatiques,par moteur électrique de préférence sous l'effet d'une simple pression sur un bouton), sont exécutées de l'intérieur du véhicule par le conducteur sans qu'il soit nécessaire pour lui de sortir, ni de monter ou démonter une partie quelconque de la machine. Les commandes pour la conduite du véhicule et les commandes pour son vol devront simplement être disposées de façon appropriée à l'intérieur du véhicule, généralement à l'avant, de façon à ce qu'elles ne puissent pas se contrarier.
Dans le cas d'un véhicule volant, le développement des pales pour le vol en hélicoptère, et leur rétraction lorsque la machine est employée comme un véhicule ordinaire, seront, dans les deux cas, réalisés tandis que la machine est sur le sol et seront par conséquent plus faciles à effectuer que dans le cas des avions convertibleso La réaction du couple pendant la rétraction sera absorbée par la pression exercée sur le sol par l'ensemble du véhicule.
La petite hélice, qui a été représenté à l'arrière du véhicule et qui est destinée à diriger en azimut la machine en vol, est logée, avant son emploi, dans un réduit spécial fermé par une plaque circulaire 51.
Lorsque son emploi est nécessaire, la plaque et l'hélice tournent autour d'articulations 40a et la plaque 51 glisse de préférence latéralement jus-
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qu'à ce que la plaque et l'hélice occupent les positions représentées à la figure 8, ces manoeuvres étant effectuées par tout dispositif approprié (non représenté dans le dessin). La plaque 51 sera, dans ce cas, employée comme une dérive verticale pour assurer la stabilité longitudinale dans le vol horizontal.
Les figures 7 et 8 montrent en ligne pointillée le moteur 52 à l'avant, comme c'est le cas dans la plupart des véhicules, mais ce moteur peut être monté au centre du véhicule comme en 52a ce qui permet alors d'avoir une visibilité et des conditions de pilotages semblables à celles des hélicoptères ordinaires.
Le réservoir à carburant principal est disposé dans le centre du corps 53 qui sert de passage pour les commandes, qui sont réunies au poste de pilotage. Eventuellement le mécanisme permettant d'abaisser l'ensemble de rotor est également situé dans le centre du corps. La porte des passagers se trouve dans cet exemple à l'arrière du véhicule, en 55 (fig.8).
Quand le rotor est monté sur une jeep ou sur toute autre voiture militaire semblable, dont les quatre roues sont motrices et entraînées par le moteur 52 ou 52a, le véhicule peut circuler sur tout terrain accidenté.
L'hélice arrière et le mécanisme qui permet d'abaisser les panneaux, ou le mécanisme qui permet d'élever ou d'abaisser l'ensemble du rotor, seront, de préférence, actionnés par le moteur électrique, ou par un moteur indépendant installé dans le véhicule. Les pales de l'hélice 40 sont, de préférence, du type à pas variable commandé.
On va maintenant décrire les différents dispositifs et commandes que comporte le rotor représenté à la figure 14.
Une petite canalisation de carburant 56 amène le carburant provenant de la pompe 57 à la nourrice 16, le réservoir principal 54 (fig. 5 et 7) étant de préférence installé sous l'extrémité inférieure de l'arbre 31 du rotor et dans la partie centrale du corps du véhicule.
La pompe à carburant 57 est entraîné par un dispositif d'engrenage 58 fixé au moyeu 2. La nourrice 16 est fixée au moyeu 2 et tourne, avec celui-ci, autour du tube 56 qui a été équipé avec les bagues d'étanchéité ordinaires 58 et il s'appuie contre la partie supérieure 31a de l'arbre 31 par l'intermédiaire d'un roulement à billes radial 33.
Le système de commande de mise en marche comprend un dispositif à roulement à billes 35 d'où partent deux bras 35a auxquels sont jointes les extrémités supérieures de tiges 59 (voir fig. 20). Ces tiges 59, à leurs extrémités inférieures, sont réunies à des leviers 60 (Fig. 20 et 21) sur lesquels sont fixées les extrémités de câbles 21a, ces câbles 21 étant joints à une pièce coulissante 62 qui fait corps avec la poulie 63. La poulie 63 guide et commande les câbles 21 qui sont réunis à leurs extrémités extérieures aux ajutages pour les fusées à poudre de démarrage 44, ainsi que cela est représenté plus clairement dans les figures 17 et 19.
Quand sous l'action du pilote sur le câble 65 (fig. 14), le système du roulement de commande 35 est abaissé, les tiges 59 agissent sur les leviers 60, puis sur les câbles 21a et font tourner les poulies 63 dans le sens des flèches f2. Les leviers 60 sont montés sur un plateau de sup- port 66 qui est fixé au moyeu 2 par des vis ou des rivets 67.
Le dispositif à roulement à billes de commande des gaz 34 est actionné par le pilote au moyen du câble 72 et cette action est transmise par deux bras 34a qui sont réunis aux tiges 68. A ces tiges 68 sont réunis des leviers 69, eux-mêmes réunis à des câbles 20a qui font glisser des pou-
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lies 71 et finalement agissent, par l'intermédiaire du câble 20, sur la commande des gaz des moteurs.
Le moyeu 2 repose sur un manchon 74 par l'intermédiaire des pa- liers à billes 75. Le manchon 74 lui-même s'appuie sur deux éléments de- mi-sphériques 76 et 76a qui sont fixés à la partie supérieure 31b de l'ar- bre central 31.
Le rotor dans le présent exemple est du type à oscillation libre, les oscillations étant limitées par la prise de contact des rebords 76b des éléments semi-sphériques 76 et 76a avec les extrémités 77a du joint sphéri- que 77. Une circulation d'huile, qui n'a pas été représentée au dessin, est assurée entre les éléments 76, 76a et 770
Les pales 3 sont portées par le manchon 7 et par la fourche ho- rizontale 5, ces deux pièces s'appuyant, au repos, contre une pièce 80 munie de butées élastiques 81 et 81a.
Le système de freinage 23 comporte une poulie 24 autour de la- quelle sont enroulés les câbles de rétraction 11 (figo 14)o Les extrémités intérieures de ces câbles 11 sont fixées au fond de gorges correspondantes et sont jointes aux câbles électriques 82, de sorte que le même câble 11 peut être employé pour la mise en action des bougies des moteurs montés sur le bout des pales. Des écrous 26 et 26,! -permettent de régler la pression de la poulie 24 et par suite le degré de freinage nécessaire avant sa rotation par rapport au moyeu 2, qui est également équipé avec des bagues antifriction 24a. La rétraction des éléments de pales est réalisée quand le pilote tire sur le câble 32 dans ce cas le câble ou tige 90 qui réunit les deux leviers opposés 91 et 91a soulèvera la pièce 25a et la pressera contre la partie supérieure 25.
Un ressort 92 abaissera cette pièce 25a lorsque l'action sur le câble 32 est terminée, la pièce 25a étant guidée dans ce mouvement de coulissement par des rainures et des ergots appropriés 93 qui ont été prévus entre la pièce 25a et la partie inférieure d'un manchon fixe et de préférence circulaire 94 monté sur le carton 27.
Le dispositif qui permet de bloquer automatiquement le moyeu et les pales dans la position voulue- (dans le dessin cette position est longitudinale), lorsque les pales ont été rétractées et que le rotor doit être dissimulé, est constitué par deux masses 83 qui, sous l'action de la force centrifuge développée pendant la rotation du moyeu s'élèvent dans la direction indiquée par les flèches f3. Ces masses sont reliées par des tringles de tirage 83a à des verrous 84 et par suite, lorsqu'elles s'élèvent, elles soulèvent en même temps les verrous et les font sortir de trous de repérage dans la plaque ronde 85a du manchon 85. Quand la vitesse de rotation devient très faible ou pratiquement nulle ces masses 83 sont abaissées par des ressorts de contraction 860 Les pales peuvent alors être bloquées.
Lorsqu'il est nécessaire d'utiliser à nouveau le rotor, il faut dégager les verrous 84 des orifices dans le plateau 85a pour dégager le moyeu ; dans ce but, le manchon 85 et son plateau 85a sont abaissés par l'action exercée par le pilote sur le câble 87 dans la direction de la flèche f4, le manchon 85 et l'arbre 31 portant dans ce but des rainures et des ergots 88 appropriés.
Un compte-tours 95 est installé à l'intérieur du manchon 27 et est entrainé par les engrenages 58 fixés au moyeu 20
Le système de commande de pas cyclique 29 et le système général de commande de pas 30 sont de types connus et n'ont pas à être décrits en détail. Des tiges 96 et 96a sont fixées au levier de commande de pas 6, la fixation de ces tiges et des tubes de commande 97 et 97a se faisant à 90 .
La commande de pas générale est réalisée par le pilote agissant sur la tringle de contrôle 99 qui, lorsqu'elle est actionnée, soulève ou
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abaisse le système 29 au moyen des rainures et ergots 100 ménagés sur le manchon 29a et l'arbre 31. Le système 30 est monté de façon articulée sur un support101 qui est fixé à l'arbre 31.
La figure 14 représente de façon schématique un dispositif pour abaisser l'ensemble du rotor. L'arbre 31 est fixé à un support 103 qui peut glisser vers le bas le long des montants 104 du corps de la machine, et remonter ensuite le long de ces montants quand le rotor doit être utilisé.
Le dispositif permettant la rotation de l'un des moteurs 4 autour de l'axe longitudinal X-X de la pale, permettant ainsi d'utiliser ces moteurs pour accroître la vitesse en aéroplane en vol horizontal a été représenté à la figure 24. Le pilote exercera une traction sur un câble 106 dans la direction de la flèche f6 de la même façon qu'il exerce une trac- tion sur la commande des gaz ; lecâble 106 est fixé à l'extrémité supérieu- re d'un levier incliné 107 faisant corps avec un pignon de renvoi 108 qui lui-même est en prise avec un autre pignon 109 fixé au moteur 4. Le pignon 109 se prolonge par un arbre 110 qui est porté - et avec lui également le moteur 4 - par deux paliers à billes 111 et 111a.
L'arbre 110 se termine par un disque plan ou sphérique 112 qui peut tourner contre un disque semblable 113 qui fait corps avec l'extrémité 114 de la canalisation de carburant flexible 15. L'arbre 110 est creux pour permettre le passage du carburant jusqu'au moteur 4 quelle que soit l'inclinaison que prenne ce moteur par rapport à l'axe xx. Afin de supprimer les frottements et les fuites possibles, un disque d'étanchéité 113a est monté entre les disques 112 et 113. Les différents éléments représentés à la figure 24 ne sont pas à l'échelle véritable les uns par rapport aux autres pour des raisons de clarté.
Les modifications qu'il est nécessaire d'apporter aux turboréacteurs ordinaires pour permettre de les utiliser en rotation lorsqu'ils sont montés sur l'extrémité des pales de rotor ont déjà été décrites dans la demande de brevet anglais du même inventeur n 601.913 du 14 mai 1948.
Le compresseur et la turbine du moteur doivent être montés de façon à tourner en sens inverses de sorte à compenser dans la mesure du possible les réactions gyroscopiques, toutes différences appréciables pouvant subsister devant être compensées par un petit aileron 115 monté derrière le moteur 4.
Le moyeu est d'une façon générale monté avec le centre 116 des deux parties semi-sphériques 76 et 76a et du joint à rotule 77 légèrement au-dessus du centre des pales 116a. Le même centre 116 sera employé pour les pièces de freinage 25 et 25a. Le montage sphérique du système de comptetours 95 et de la pompe à combustible 57 est représenté dans la figure 14 par une seule ligne 117.
Les épaulements de chacun des éléments de pale, ainsi qu'on le voit à la figure 11, sont faits en plusieurs parties semblables, trois dans le dessin, de façon à faciliter leur fabrication par estampage, ils sont fixés à la colle spéciale ou par des rivets, ou par les deux procédés contre l'enveloppe de l'élément de pale.
Dans la figure 25 on a montré de façon schématique un exemple de panneaux mobiles permettant de recouvrir ou de découvrir le rotor quand il est bloqué dans sa position de non utilisation. Pour des raisons de clarté l'espace 43 dans lequel est logé ce rotor a été représenté comme étant rectangulaire.
Les panneaux supérieurs 120 et 120a peuvent être soulevés par une rotation autour de leur axe, d'environ 90 , au moyen des leviers 121 qui sont actionnés, au gré du pilote, par un dispositif quelconque qui n'a pas été représenté. Lorsque ces panneaux 120 et 120a ont été soulevés, l'ensemble des autres panneaux qui constituent le logement 43 est abaissé dans le sens de la flèche f7, ces panneaux étant dans ce but guidés dans
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des passais appropriés ménagés dans les côtés du corps du véhicule ; 122 représente les panneaux latéraux, 123 les panneaux longitudinauxo
Les diverses méthodes pour la réalisation des pales télescopi- ques à masses équilibrées, ont été décrites en détail dans le brevet belge no 411.812 du 23 décembre 1953.
Une de ces réalisations est donnée à titre d'exemple dans les figures 11, 12, et 13. Dans ces figures sont représentés g en 125, la co- quille à profil aérodynamique précis d'un élément de pale ;en 126, le sup- port ou rail de guidage formant bord de fuite de cet élément ; en 127, l'é- paulement intérieur (constitué en trois parties égales dans cet exemple) qui comporte à son bord de fuite la gorge 127a formant prolongement exact de la gorge 126a du rail 126 ; en 128, le collier externe de l'élément qui comporte des nervures 128a s'adaptant à l'intérieur des tôles ondulées in- ternes de l'élément qui l'entoure (ce dernier n'est pas indiqué dans les dessins) ; en 129, la masse principale d'équilibrage en forme de barre s'étendant tout le long et à l'intérieur du bord d'attaque de l'élément ;
en 130, une première tôle ondulée de renforcement et d'équilibrage s'étendant longitudinalement jusqu'au bord interne de l'épaulement intérieur 127, et transversalement, à la suite de la barre 129, jusqu'à environ 40% de la corde dudit élément ;et en 131, une deuxième plaque ondulée de plus faible épaisseur pour assurer la rigidité pour la partie arrière de l'élément,
Les ressorts relevables servantdebutées à la fin de la rétraction des éléments ont été décrits en détail dans le même brevet belge n 411.812. Ils sont indiqués en 10 dans la figure 12, dans laquelle 132 représente le profil extérieur de l'élément qui coulisse à l'intérieur de l'élément dessiné.
L'élément représenté par les figures 11, 12 et 13 peut être également fabriqué en matière plastique moulée en deux parties identiques de part et d'autre en plan médian Z-Z, dans le cas d'un profil absolument symétrique, ou en deux parties (dans le cas contraire), ces deux parties étant jointes après moulage. Dans ces cas, la partie au-dessus du plan médian Z-Z, avec son demi-collier 128, ses nervures 128a et sa demi-coquille 125, avec sa demi-barre 129 et des nervures (remplaçant les ondulations des tôles de l'exemple métallique), sont tous d'une seule pièce mouléeo
Bien que certaines réalisations spécifiques aient été choisies et décrites, il est évident qu'il est possible de leur apporter de nombreuses modifications.
Par exemple la poulie de commande principale, ou tourniquet 12, peut être abaissée de façon que la canalisation de carburant pénètre directement à travers la pale. Ce tourniquet peut aussi être horizontal ou se trouver dans une position inclinée au lieu d'être verticale La commande des gaz du moteur, l'allumage des fusées à poudre montées à l'extrémité des pales peut s'effectuer d'une façon différente. Les panneaux de couverture du rotor peuvent être différents et faits de plaquettes minces articulées les unes contre les autreso
Finalement, peuvent être montés en bout des pales d'autres genres de moteurs que ceux mentionnéso
REVENDICATIONS.
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TELESCOPIC BLADE ROTOR, FOR TURNING WING MACHINES.,
The present invention relates to a rotor with telescopic blades and more particularly to the rotors which are driven by reaction motors of a type which are mounted on the ends of the blades of the rotor; it also relates to aircraft and flying vehicles equipped with this rotor.
This rotor can easily be applied to any model of flying machine, namely to helicopters, to airplanes convertible into helicopters, hereinafter referred to as "convertibles", to individual portable helicopters, to seaplanes, to boats, as well as to all. vehicles, the design of this rotor equipped with jet engines of any type mounted at the ends of the blades remaining the same for all these machines.
The engines can be stato-reactors, pulse-reactors or turbo-reactors particularly suited to this use. The present invention provides an extremely practical solution for some of the problems which are currently under study in the field of helicopters. in particular for airplanes convertible into helicopters, or convertibles, and for flying vehicles 4? of any type, civil or military.
The invention comprises a telescopic blade with balanced masses as described in a Belgian patent application by the same inventor "Telescopic blade" of December 23, 1953 n 411.812 and it provides a very efficient device for, (in association with these telescopic blades), supply the engines mounted on the ends of the blades with fuel, control the throttle and ignition of these engines and, when necessary, supply the compressed air allowing the start-up of the jet-reactors and
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turbo-reactors, The invention also comprises a device for deploying and retracting the telescopic blades, and controlling their pitch for normal helicopter flight conditions,
machines on which this rotor with telescopic blades has been mounted.
The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing which shows, by way of examples, various embodiments.
In the drawings,
Figure 1 is a top view of the rotor with telescopic blades, its blades being fully extended.
Figure 2 is a front view of the rotor of Figure 1.
Figure 3 is a front view of the same rotor with the blades retracted.
Figure 4 is a top view of the rotor shown in Figure 3.
Figure 5 is a side view of a convertible, the rotor with its blades in the retracted position being shown before being lowered to be housed in the upper part of the fuselage.
FIG. 6 is a top view of the convertible of FIG. 5 equipped with stato-reactors, the blades being in the extended position.
FIG. 7 is a side view of a flying vehicle, the rotor being hidden in the top of the vehicle body, this rotor being equipped with turbo-reactors.
Figure 8 is a top view of the same vehicle, but with the blades fully developed.
Figure 9 is a top view of the telescopic rotor, the retracted blades being returned to each other before being used.
Figure 10 is a cross section taken on line A-A of Figure 9.
FIG. 11 shows a top view of an embodiment of a blade element.
Figure 12 is a cross-sectional view taken along line B-B of Figure 11.
Figure 13 is a cross-sectional view taken along line C-C of Figure 11.
Figure 14 is a front view of a vertical section of the hub showing the attachment of the blades and the various controls.
Figure 15 is a front view of the main control pulley, or turnstile, and auxiliary guide pulleys.
Fig. 16 is a horizontal cross sectional view taken along line D-D of Fig. 15.
FIG. 17 is a front view of a schematic representation of the braking system and the control cables for the retraction of the blade elements and for the throttle control of the motors mounted at the ends of the blades.
Figure 18 is a top view of the schematic representation of Figure 17.
Figure 19 is a top view of the auxiliary control and guide pulleys.
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Figure 20 is a top view similar to that of Figure 19, but with the addition of the control levers.
Fig. 21 is a side view taken in the direction of arrow f1 in Fig. 20.
Figure 22 is a top view of an alternative for the control and feed pulley.
Figure 23 is a top view of an alternative for the blade attachment device.
FIG. 24 represents a device for fixing the root of the blades to allow their possible use in horizontal flight.
FIG. 25 shows a device for lowering the panels which are intended to conceal the rotor.
The rotor 1, shown in Figures 1, 2, 3 and 4 comprises a hub 2, which can rotate freely, to which are fixed the telescopic blades 3 which bear on their ends 3c jet engines. The hub 2 is of a model with limited free oscillation which will be described below.
The blades 3 are joined to the hub 2, in one of the examples, by means of the usual inclined horizontal fork 5 and the blade can rotate around the extension 5a of the fork (see figures 10 and 14) under the action of the control lever. pitch control 6 which is fixed to a sleeve 7. The sleeve 7 is fixed to the closure plate 8 of the element forming the root of the blade 3a by means of bolts and screws 9.
Liftable stops 10 are mounted on the inner ends of the intermediate elements 3b of the blades. The intermediate elements 3b and the terminal element 3c of each blade all have the same length a which corresponds very substantially to the distance, in 1 blade root element 3a, between the outer surface of its closure plate 8 and the surface exterior of its exterior end, as has already been described in the Belgian patent application of the same inventor No. 411,812 of 1953.
A flexible control cable 11 is fixed at any point of the blade terminal element 3c (this cable is represented by a single line of dashes in FIG. 1) and, after having crossed in their length the elements 3a, 3b and 3c, it wraps around a control and feed turnstile 12, as can be seen more clearly in FIG. 15. The turnstile 12 is fixed to the sleeve 7 by means of a support 13 and screws or rivets 14 and it can freely rotate around this support.
A flexible pipe 15a brings the fuel from a feeder 16 located on the top of the hub to the center 17 of the turnstile 12, as can be seen more clearly in Figures 15 and 16. From this center 17, the fuel follows another flexible pipe 15 which is wound around this turnstile 12 and which is then guided, in this example, by a pulley 18 so as to pass through the closure plate 8 of the blade root near the center thereof. The pipe 15 then passes in their length through the various elements of the blade to reach the motor 4.
Other controls, as best seen in Figures 1, 15, 16 and 17, namely the throttle control 20, the starter cable 21 of the powder rockets 44 (when using ram-reactors) are also wrapped around the same turnstile 12.
The control cables 11, after being wound around the turnstile 12, as best seen in figure 17, are guided by
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the pulleys 22, so as to be able to properly wrap around a horizontal braking pulley 24 (which constitutes a member of a braking system 23 which has already been described in another English patent of the inventor n 645.271 ) then on pulleys 22a, so that these cables can enter the blade elements approximately along their axis.
The control 11, being the only one which must be wound around the braking pulley 24, will control the retraction of the various elements and the rotation of the turnstile 12 and consequently the winding of the fuel line 15 and the control cables 20 and 21.When using pulsos or turbo-reactors instead of stator-reactors. the starter cable 21 will be replaced by a compressed air pipe allowing these types of engines to be started, as can be seen in figure 22.
When the two parts 25 and 25a of the braking system 23, shown in Fig. 14, are brought into contact with each other, the horizontal pulley 24 will take a relative rotational movement with respect to the hub 2 and hence cause winding the control cables 11.
The control cables 11, in turn, rotate the turnstile 12 while exerting a pulling action on the blade end members 3c. The fuel pipes 15 and the control cables 20 and 21 (or .. instead of the latter, the compressed air pipes 49) will be associated with this movement of winding around the turnstiles 12 (or 12a, in Fig. 22) while the blade elements are gradually brought into each other.
Inside the fixed casing 27 (FIG. 14), are mounted the various rotor control mechanisms as will be described in detail below.
The cyclic control of the pitch of the blades 29 and the general control of the pitch 30 are mounted around the lower end of the shaft 31 of the rotor, as can be seen more clearly in Figures 2 and 14.
The pilot controls the braking system 23 via the cable 32 and controls the throttle control cables and the starter cables respectively by means of the ball bearing systems 34 and 35.
The rotor with telescopic blades therefore generally comprises a number of telescopic blades 3, each of these blades comprising a foot 3a, a number of intermediate elements 3b and a terminal element 3c. These blades are fixed to a hub 2 which can rotate freely, the fixing system being of a known model and constituted, in the examples shown, by an inclined horizontal fork 5, as can be seen in Figures 1 to 4, or by a rigid connection, as seen in figure 23.
In the latter case, there is no articulation, neither in the direction of lift, nor in the direction of drag. The hub 2 is preferably mounted on a spherical joint fixed to the shaft 31 (fig. 3, 5, 7 and 14) and rests thereon via the usual bearings 75 (fig. 14). ). The lower end of the shaft 31 is fixed to the body of any flying machine.
A control and power turnstile 12 (in the present example the turnstile has been shown with its axis substantially horizontal, but it can be arranged otherwise) is fixed to the foot of each of the blades 3. Around this turnstile are wound the cable control switch 11, the flexible fuel line 15, the throttle cable 20 and the starter control 21 when using ram-reactors, or the flexible compressed air line when using turbo-reactors, or pùlso-reactors.
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The fuel, from the feeder 16 is led to the center 17 of the turnstile 12 and then from there to the engine mounted on the ends of the blades. A similar device, which has not been shown for clarity in the drawings, would be used to allow the passage of compressed air from a chamber located near the center of the hub 2 to the center of a. turn of larger dimension 12a as seen in figure 22. The control of the machine in flight is of the ordinary type of control for helicopters, that is to say a cyclic pitch control 29 and a control of not general 30.
The braking system 23, when it is operated by the pilot, will retract the blades when their speed of rotation is sufficiently lowered.
For convertibles and for flying vehicles, the assembly of the rotor blades, the upper controls and the fuel feeder will be concealed, when helicopter flight is no longer necessary, in a housing 43 provided in the lengthwise above the machine bed.
Two examples of this hidden installation for the rotor were given. In the first example, the whole rotor is lowered into the housing reserved for it and in the second example, sliding panels can rise and cover said rotor.
In convertibles the housing for the rotor may be provided transversely to the base of the fixed wings provided that these wings are themselves fixed to the top of the fuselage and not to the bottom of the latter as shown in Figures 5 and 6 .
In the known devices, the motors 4 are generally mounted, with a very limited possibility of automatic rotation around the longitudinal axis X-X of the blades. According to the invention (fig. 24), they can turn, when commanded by the pilot, about 1800 so that we can, if necessary, use the power of these engines to obtain a greater speed when the aircraft is. used as an airplane.
The thrusts of the opposing machines F and F '(fig. 4) are then directed in the same direction and come in addition to the thrust of the engine which is mounted on the nose of the fuselage as shown in figures 5 and 6.
Studs 105 (see fig. 24) limit the possibility of rotation given to motors 4.
To compensate for the torque due to friction during rotation on the ball bearings 75 which support the rotor blades, the convertible has been shown with a known compensation system consisting of a rudder 37 (fig. 5) mounted around the axis. inclined 38-38 on the fixed part 39. The second device commonly used and which is shown in Figures 7 and 8 for a flying car, consists in installing at the rear of the vehicle a small propeller 40, with variable pitch under the control of the pilot, this propeller preferably being driven either by an electric motor or by a gear transmission from the hub of the rotor. None of these transmissions has been shown in the drawings.
Figures 5 and 6 show a convertible in which is mounted the rotor which has just been described. In the example represented by the drawing, a special housing 43 has been provided above the ordinary fuselage of the airplane, the rotor 1 being hidden in this housing during flight as an airplane. The counterpart of this realization, allowing the passage from flight as a helicopter to flight as an airplane, is a slight increase in the drag of the airplane, and, naturally, the increase in weight due to the rotor. If the motors mounted at the ends of the wings are also employed, as has been described above, the speed which is ob-
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holding for the convertible aircraft will not deviate much from the speed that would be achieved with a similar aircraft having the same total power.
The operation of this machine is as follows:
The rotor is first released from the panels which concealed it, either by raising the whole rotor or by lowering the panels.
The blades, when equipped with stato-reactors at their ends, are brought to a relatively high rotational speed by means of the powder rockets mounted near these engines in the examples shown in the drawings. There are also other known devices to achieve the same result.
The extension of the blades will occur immediately and when they have reached the rotational speed necessary for starting this type of engine, the spark plugs will be activated by the ignition system shown in figure 14. This has already been described in another British patent of the inventor No. 601,912. The flight conditions and handling of the machine are similar to those of helicopters equipped with the same engine.
The motor 47, mounted in the fuselage can be started when the translational speed has been obtained by the helicopter flight as usual. Preferably, the front engine which will rotate at a very slow speed during take-off in a helicopter can be used to start the translational movement without it being necessary to use for this purpose the cyclic control of the helicopter blades.
As the travel speed increases, the throttle control for the blade motors and the general pitch of the blades will be progressively reduced until finally the machine is only carried by its fixed wings 28.
When this result is obtained, the retraction of the elements of the blades can be carried out, the pilot having, for this, to operate the braking system 23, as soon as he has observed a sufficient slowing down of the speed of rotation of these blades.
The control 11, by rotating the turnstile 12 will first return the terminal element 3c backwards until the latter abuts against the stop 10 of the element 3b which surrounds it, this element 3b to its turn will be brought back, and so on until all the elements have come to be housed inside the blade root 3a as is shown in FIG. 5. The other flexible cables and the flexible fuel line 15 will be wound around the turnstile 12 during the return of the blade elements.
The blades, after retraction, will be locked in the desired position (longitudinal position in the example of FIG. 5) by means of an automatic centrifugal device which will be described in detail below.
The torque resulting from the friction of the braking pulley 24 against the hub 2 during retraction of the blades may be compensated by a suitable inclination of the rudder 37, which will have, for this purpose, regu the desired dimension, or by the action of a compensating propeller 40, as shown in FIG. 7, or else by the combined action of the two systems.
When the rotor has been locked in the desired position (longitudinally in the examples) it can either be lowered to occupy the housing 43 prepared for this purpose in the top of the fuselage or the body of the machine, or be concealed by sliding panels which will rise above it as shown in figure 25.
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The return to flight by helicopter, after the flight by plane, for the landing of the machine will be obtained by carrying out the various maneuvers which have just been described in reverse order.
In the first device, the panel 43a of the housing 43 will be made to slide along the rear part of the fuselage and will thus discover the upper part of the housing 43. The whole rotor is then lifted, by any device. and the blade hub is unlocked
In the case where the blades are fitted with stato-reactors, they are put into initial rotation by two methods, either by a slight rotational impulse given to the hub, or by very small rockets which are placed in reserve behind the engines.
The shaft 31 is preferably mounted with a slight rearward slope Z 'instead of having the vertical direction ZZ shown in figure 5. The air pressure will complete the expansion of the tubes. blades and increase their rotation until the latter has reached the desired value. The stato-reactors are then started and the machine can be gradually supported by its rotating wings. In the case where the blades are provided with pulleys or turbo-reactors, they can be started immediately after releasing the rq-tor by the action of the compressed air supplied by the flexible pipe described above.
In the second device, only the panels which conceal the rotor are lowered. First, the top panels 120 and 120a (fig. 25) are raised using the levers 121, then all the panels, lateral 122 and longitudinal 123, are lowered into housings prepared for this purpose in the fuselage as well. which will be described in greater detail below.
In FIGS. 7 and 8, a flying vehicle has been shown, the same rotor being able to be applied to any civilian or military vehicle, for example to a jeep, a truck, a light tank, etc.
It seems that there is no other really practical device for making such flying vehicles in which no element exceeds their usual dimensions (except for the additional height necessary for the housing of the rotor) and whose appearance when driven on roads or in cities is practically the same as if they had not been equipped with the rotor that will allow them to fly.
All the controls and maneuvers, (many of which can be automatic, by electric motor preferably under the effect of a simple press of a button), are carried out from inside the vehicle by the driver without having to is necessary for him to get out, nor to assemble or disassemble any part of the machine. The controls for driving the vehicle and the controls for its flight will simply need to be arranged appropriately inside the vehicle, generally at the front, so that they cannot interfere with each other.
In the case of a flying vehicle, the development of the blades for helicopter flight, and their retraction when the machine is used as an ordinary vehicle, will, in both cases, be carried out while the machine is on the ground and will be therefore easier to perform than in the case of convertible airplanes o The torque reaction during retraction will be absorbed by the pressure exerted on the ground by the whole vehicle.
The small propeller, which has been shown at the rear of the vehicle and which is intended to steer the machine in azimuth in flight, is housed, before use, in a special reduction closed by a circular plate 51.
When its use is necessary, the plate and the propeller rotate around joints 40a and the plate 51 preferably slides laterally until
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that the plate and the propeller occupy the positions shown in Figure 8, these maneuvers being performed by any suitable device (not shown in the drawing). The plate 51 will, in this case, be used as a vertical fin to ensure longitudinal stability in horizontal flight.
Figures 7 and 8 show in dotted line the engine 52 at the front, as is the case in most vehicles, but this engine can be mounted in the center of the vehicle as in 52a which then allows to have a visibility and flying conditions similar to those of ordinary helicopters.
The main fuel tank is disposed in the center of the body 53 which serves as a passage for the controls, which are joined to the cockpit. Optionally, the mechanism for lowering the rotor assembly is also located in the center of the body. The passenger door is in this example at the rear of the vehicle, at 55 (fig. 8).
When the rotor is mounted on a jeep or other similar military car, the four wheels of which are driven and driven by the engine 52 or 52a, the vehicle can travel over rough terrain.
The rear propeller and the mechanism which allows the panels to be lowered, or the mechanism which allows the whole rotor to be raised or lowered, will preferably be operated by the electric motor, or by an independent motor installed. in the vehicle. The blades of the propeller 40 are preferably of the controlled variable pitch type.
We will now describe the various devices and controls included in the rotor shown in Figure 14.
A small fuel line 56 brings the fuel from the pump 57 to the manifold 16, the main tank 54 (fig. 5 and 7) preferably being installed under the lower end of the rotor shaft 31 and in the part. central vehicle body.
The fuel pump 57 is driven by a gear device 58 attached to the hub 2. The feeder 16 is attached to the hub 2 and rotates, with the latter, around the tube 56 which has been fitted with the ordinary sealing rings. 58 and it bears against the upper part 31a of the shaft 31 by means of a radial ball bearing 33.
The start-up control system comprises a ball-bearing device 35 from which two arms 35a leave to which the upper ends of rods 59 are joined (see FIG. 20). These rods 59, at their lower ends, are joined to levers 60 (Fig. 20 and 21) on which the ends of cables 21a are fixed, these cables 21 being joined to a sliding part 62 which is integral with the pulley 63. The pulley 63 guides and controls the cables 21 which are joined at their outer ends to the nozzles for the starting powder rockets 44, as is more clearly shown in Figures 17 and 19.
When, under the action of the pilot on the cable 65 (fig. 14), the control bearing system 35 is lowered, the rods 59 act on the levers 60, then on the cables 21a and turn the pulleys 63 in the direction arrows f2. The levers 60 are mounted on a support plate 66 which is fixed to the hub 2 by screws or rivets 67.
The throttle ball bearing device 34 is actuated by the pilot by means of the cable 72 and this action is transmitted by two arms 34a which are joined to the rods 68. To these rods 68 are assembled levers 69, themselves joined to cables 20a which make slide
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lees 71 and finally act, via the cable 20, on the throttle control of the engines.
The hub 2 rests on a sleeve 74 by means of the ball bearings 75. The sleeve 74 itself rests on two semi-spherical elements 76 and 76a which are fixed to the upper part 31b of the. central tree 31.
The rotor in the present example is of the free oscillation type, the oscillations being limited by the contacting of the flanges 76b of the semi-spherical elements 76 and 76a with the ends 77a of the ball joint 77. A circulation of oil, which has not been shown in the drawing, is secured between elements 76, 76a and 770
The blades 3 are carried by the sleeve 7 and by the horizontal fork 5, these two parts resting, at rest, against a part 80 provided with elastic stops 81 and 81a.
The braking system 23 comprises a pulley 24 around which are wound the retraction cables 11 (figo 14) o The inner ends of these cables 11 are fixed to the bottom of corresponding grooves and are joined to the electric cables 82, so that the same cable 11 can be used for actuating the spark plugs of the engines mounted on the tip of the blades. Nuts 26 and 26 ,! -allow to adjust the pressure of the pulley 24 and consequently the degree of braking necessary before its rotation with respect to the hub 2, which is also equipped with anti-friction rings 24a. The retraction of the blade elements is achieved when the pilot pulls on the cable 32 in this case the cable or rod 90 which unites the two opposite levers 91 and 91a will lift the part 25a and press it against the upper part 25.
A spring 92 will lower this part 25a when the action on the cable 32 is completed, the part 25a being guided in this sliding movement by suitable grooves and lugs 93 which have been provided between the part 25a and the lower part of a fixed and preferably circular sleeve 94 mounted on the carton 27.
The device that automatically locks the hub and the blades in the desired position - (in the drawing this position is longitudinal), when the blades have been retracted and the rotor must be concealed, consists of two masses 83 which, under the action of the centrifugal force developed during the rotation of the hub rises in the direction indicated by the arrows f3. These masses are connected by pull rods 83a to latches 84 and consequently, when they rise, they simultaneously lift the latches and bring them out of registration holes in the round plate 85a of the sleeve 85. When the speed of rotation becomes very low or practically zero these masses 83 are lowered by contraction springs 860 The blades can then be blocked.
When it is necessary to use the rotor again, it is necessary to release the locks 84 from the holes in the plate 85a in order to release the hub; for this purpose, the sleeve 85 and its plate 85a are lowered by the action exerted by the pilot on the cable 87 in the direction of the arrow f4, the sleeve 85 and the shaft 31 bearing for this purpose grooves and lugs 88 appropriate.
A rev counter 95 is installed inside the sleeve 27 and is driven by the gears 58 attached to the hub 20
The cyclic pitch control system 29 and the general pitch control system 30 are of known types and need not be described in detail. Rods 96 and 96a are attached to the pitch control lever 6, the attachment of these rods and control tubes 97 and 97a being at 90.
The general pitch control is performed by the pilot acting on the control rod 99 which, when actuated, raises or
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lowers the system 29 by means of the grooves and lugs 100 formed on the sleeve 29a and the shaft 31. The system 30 is hingedly mounted on a support 101 which is fixed to the shaft 31.
FIG. 14 schematically represents a device for lowering the entire rotor. The shaft 31 is attached to a support 103 which can slide down along the posts 104 of the machine body, and then up along these posts when the rotor is to be used.
The device allowing the rotation of one of the motors 4 around the longitudinal axis XX of the blade, thus making it possible to use these motors to increase the speed of an airplane in horizontal flight has been shown in FIG. 24. The pilot will exercise pulling a cable 106 in the direction of arrow f6 in the same way as it pulls on the throttle control; the cable 106 is fixed to the upper end of an inclined lever 107 integral with a return pinion 108 which itself engages with another pinion 109 fixed to the motor 4. Pinion 109 is extended by a shaft 110 which is carried - and with it also the motor 4 - by two ball bearings 111 and 111a.
The shaft 110 terminates in a flat or spherical disc 112 which can rotate against a similar disc 113 which is integral with the end 114 of the flexible fuel line 15. The shaft 110 is hollow to allow the passage of fuel to the end. 'to the motor 4 regardless of the inclination that this motor takes with respect to the axis xx. In order to eliminate friction and possible leaks, a sealing disc 113a is mounted between the discs 112 and 113. The various elements shown in figure 24 are not to the true scale with respect to each other for reasons. of clarity.
The modifications which it is necessary to make to ordinary turbojets in order to allow them to be used in rotation when they are mounted on the end of the rotor blades have already been described in the English patent application of the same inventor No. 601.913 of 14 May 1948.
The compressor and the engine turbine must be mounted so as to rotate in opposite directions so as to compensate as far as possible for the gyroscopic reactions, any appreciable differences that may remain having to be compensated by a small fin 115 mounted behind the engine 4.
The hub is generally mounted with the center 116 of the two semi-spherical portions 76 and 76a and the ball joint 77 slightly above the center of the blades 116a. The same center 116 will be used for the brake parts 25 and 25a. The spherical assembly of the rev counter system 95 and of the fuel pump 57 is shown in figure 14 by a single line 117.
The shoulders of each of the blade elements, as seen in figure 11, are made in several similar parts, three in the drawing, so as to facilitate their manufacture by stamping, they are fixed with special glue or by rivets, or by both methods against the casing of the blade element.
In FIG. 25 is shown schematically an example of movable panels making it possible to cover or uncover the rotor when it is blocked in its position of non-use. For reasons of clarity the space 43 in which this rotor is housed has been shown as being rectangular.
The upper panels 120 and 120a can be lifted by a rotation about their axis, of about 90, by means of the levers 121 which are actuated, at the option of the pilot, by any device which has not been shown. When these panels 120 and 120a have been raised, all of the other panels which constitute the housing 43 is lowered in the direction of arrow f7, these panels being for this purpose guided in
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suitable passages formed in the sides of the body of the vehicle; 122 represents the side panels, 123 the longitudinal panels o
The various methods for producing telescopic blades with balanced masses have been described in detail in Belgian Patent No. 411,812 of December 23, 1953.
One of these embodiments is given by way of example in Figures 11, 12, and 13. In these figures are shown g at 125, the shell with a precise aerodynamic profile of a blade element; at 126, the sup - port or guide rail forming the trailing edge of this element; in 127, the internal shoulder (made up of three equal parts in this example) which comprises at its trailing edge the groove 127a forming an exact extension of the groove 126a of the rail 126; at 128, the outer collar of the element which comprises ribs 128a fitting inside the internal corrugated sheets of the element which surrounds it (the latter is not indicated in the drawings); at 129, the main bar-shaped balancing mass extending all along and inside the leading edge of the element;
at 130, a first corrugated reinforcing and balancing sheet extending longitudinally to the inner edge of the inner shoulder 127, and transversely, following the bar 129, up to about 40% of the chord of said element; and at 131, a second corrugated plate of smaller thickness to ensure rigidity for the rear part of the element,
The lifting springs serving as stops at the end of the retraction of the elements have been described in detail in the same Belgian Patent No. 411,812. They are indicated at 10 in figure 12, in which 132 represents the external profile of the element which slides inside the drawn element.
The element shown in Figures 11, 12 and 13 can also be made of plastic molded in two identical parts on either side in the median plane ZZ, in the case of an absolutely symmetrical profile, or in two parts ( otherwise), these two parts being joined after molding. In these cases, the part above the median plane ZZ, with its half-collar 128, its ribs 128a and its half-shell 125, with its half-bar 129 and ribs (replacing the corrugations of the sheets of the example metal), are all in one molded piece.
Although certain specific embodiments have been chosen and described, it is obvious that it is possible to make many modifications to them.
For example the main control pulley, or turnstile 12, can be lowered so that the fuel line enters directly through the blade. This turnstile can also be horizontal or be in an inclined position instead of being vertical. The engine throttle control, the ignition of the powder rockets mounted at the end of the blades can be carried out in a different way. The rotor cover panels may be different and made of thin plates hinged against each other.
Finally, blades of other types of motors than those mentioned can be mounted at the end of the blades.
CLAIMS.
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