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"Perfectionnemtns .aux aéronefs à voilures tournantes".
Le fuselage de tous les appareils aéronautiques ou "aéronefs" qui montent, descendant et voyagent moyennant des voilures ou, en général, des surfaces portantes tournantes à transmission mécani- que, supporte une réaction qui devra être compensée par un couple opposé ou autiopel
Dans de nombrexubélicoptères ou aéronefs à voilures tournan- tes sur axe plus ou moins vertical, l'anticouple est obenu grâce à un petit rotor à axe horizontal, actionné mécaniquement par la
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transmission du moteur de Il' appareil, le plus souvent un moteur à pistons.
Ce système a beaucoup d'inconvénients, entre autre une perte de la puissance utilisée pour l'anticouple mécanique, le rotor anticouple, travaillant sous le flux de rotor du sustentation, donne naissance à des vibrations dans le fuselage, les commandes exigent l'emploi simultané'des pieds et des mains, la manoeuvre horizontale n'est pas symétrique dans les deux sens.
Notre invention emploie, au lieu de ce rotor, un jet de gaz, c'est à dire un anticouple de réaction, conjugenvec des gouvernes de direction, et un contrôle automatique du jet, celui-ci prove- nant du moteur de l'appareil - une turbine à gaz - , ce qui com- porte un progrès évident.!
Le nouveau dispositif, contrôle les trois formes de vol des aérodynes à voilures tournantes;
le vol en hélicoptère classique, c'est à dire, sustensin et propulsion intégrale par le rotor et manoeuvre avec un anticouple - dans ce cas l'effet latéral du jet de gaz de la turbine - ,' le vol en gyrodine, ou vol partageant la .propulsion.. entre le rotor et la poussée du jet, que l'on fait échapper dans le sens longitudinal du fuselage, et, finalement, le vol en'autogire ou la descente en autorotation, sans impulsion motrice.
Parmi les avantages de l'invention, par rapport au système classique, on peut citer : à puissance et poids égaux, un gain approximatif de 20 Km/h de vitesse maximum; à puissance mi- nimum, la vitesse de croisière augmente de près de 10 Km/h; l'ex- trémité du fuselage est moins lourde, par la suppression de 1 an- ticouple'mécanique; il y a dans le rotor de sustentation une mê me puissance quel que soit le sens de la manoeuvre horizontale; simplicité de construction ; réduction de vibrations dans le fuse- lage
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Ce mémoire décrit une réalisation de l'invention. dans les dessins annexés
La figure 1 montre,en projection horizontale, l'extrémité du fuselage d'un hélicoptère muni de l'anticouple à réaction et les gouvernes de direction objet de cette invention.
La figure 2 donne le détail des volets dans'la position qu'ils ont lorsque la gouverne de direction est placée parallène à l'axe longitudinal du fuselage
La figure 3 montre comment sont placés les volets automati- ques quand le jet de gaz est totalement dirigé dans le sens de l'axe longitudinal du fuselage.
Les trois dessins sont schématiques. Leurs divers éléments n' ont pas de proportions normales pour mieux faire remarquer cer- tains détails nécessaires dans les explications qui suivent.
Le système propulseur de l'hélicoptère objet de cette des- cription est une turbine à gaz tournant à 30,000 tours/minute avec un réducteur de vitesse, pour réduire celle-ci à 360 tours/ minute sur l' axe du rotor de sustension
Les gaz d'échappement'de la turbine sont conduits vers. la tuyère 1, placée à 1'arrière du fuselage, comme on le voit sur la figure 1. L'extrémité de la tuyère est coudée, finissant par une sortie 3 qui' dirige le jet dans le sens du couple, c'est à dire, dans une direction perpendiculaire à la première, dans un plan horizontal.
Le coude 2 de la tuyère présente sur-sa surface externe une fenêtre 4-5, et en face de celle-ci deux groupes de volets 6-7 et 8-9 pivotants sur des axe verticaux, ou a peu près, selon la si- tuation de l'hélicoptère.
Lorsque les volets sont placés comme le montre la figure 1, les volets de gauche 6 et 8 empêchent les gaz de sortir par la fenêtre 4-5. Les gaz continuent alors leur parcours par le coude
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et leur réaction sur celui-ci produit 1'anticuple d'équilibra- ge ou de manoeuvre. Ces circonstance s ont lieu quand, au démar- rage, l'hélicoptère n'a pas de vitesse de translation, ou quand, à la volonté du pilote, la machine se trouve en vol à point fixe*
Le groupe des volets 6-7 est articulé au bout 10 d'un levier ayant à l'extrémité du bras le plus long une calotte 11 creuse faisant face à l'avancement.
Cette cuillière"rest dans une position donnée (ou position d'inaction) avec le volet 6 fermant dans son front la fenêtre 4-5, par l'action d'un ressort 12 taré convenablement. Nous appelons "automatique" ce groupe de volets 6-7.
Le groupe des volets 8-9 (volets *commandés,,) est conju- gué au moyen d'une liaison mécanique 15-15 avec la commande for- mée par deux gouvernails 13 et 14 d'axe vertical, commandé 15' par le palonnier du pilote.
Lorsque celui-ci opère en un sens donné, les gouvernails 13 et 14 Pivotent jusque à un maximum de 15 , à peu près, dans le sens correspondant, et les volets 9 et 8, 'pivotant en même temps, laissent plus ou .Mins ouverte la section 5 de la fenêtre 4-5, d'âpres la figure.2. Ce dispositif sert pour graduer à volonté la grandeur de l'anticouple de réaction'produit par le jet de gaz, en laissant échapper une partie de celui-ci, en plus ou moins grande quantité, par l'extrémité de l'axe du fuselage. On obtient, ainsi, une manoeuvre directionnelle efficace, même si l'hélicoptère n'a presque pas de vitesse de translation,quand les commandes xérodynaque ne sont pas encore entrées en jeu.
Quand.la vitesse de translation de l'hélicoptère atteint une certaine valeur-80 kg/h dans l'exemple considéré; conjointement avec le ressort 12, la résistance de la cuillère, par l'intermé- diaire du levier et d'autres liaisons, fait pivoter les volets 6-7 jusqu'à la position de la figure 3. Grâce à cette action ' aérodynamique, le vol én gyrodine de la machine commence.
Le ro0-
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tor cesse d'assurer à lui seul la propulsion de l'appareil et la contribue poussée du jet de gaz/à l'augmentation de la vitesse de tansla tion, '
Dans ces circonstances, les gaz sortant par l'extrémité 5 de l'axe longitudinal, l'appareil progresse avec une vitesse suf fisante pour que la réaction des gouvernes 13 et 14 soit effica- ce, et la commande de direction est parfaitement contrôlée uni- quemont avec ledites gouvernes; donc la manoeuvre est pareille à celle des gouvernes d'un avion normal.
Les gouvernes sont utilisées de 'la même façon lorsque la turbine est arrêté pour descendre en autogire.
Enfin, pour le "quick stop" ou arrêt rapide, on coupe brus- quement les gaz et on cabre le disque du rotor pour présenter ce lui-ci sur le flux horizontal de l'air. Dans le cas d'un hélico tètre ordinaire, le pilote devrait effctuer en même temps l'arrêt de 1'anticouple mécanique, le couple du moteur ayant disparu. bans le nouveau système telle manoeuvre supplémentaire n'existe pas, car en même temps que la turbine est arrêté 1'anticouple produit par le, gaz d'échappement cesse.
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L'ensemble', du dispositif mobile de l'invention est donc coin- Posé de trois éléments : a) les gouvernes 13 et 14; b) les volets 8-9 commandés, et c) les volets 6-7 automatiques. Les deux pre- miers éléments étant conjuguée entre eux et reliés au palinier au pilote par une liaison mécanique. Le troisième c) opère par action aérodynamique d'après la vitesse de, translation de 1'aé Todyne et fini par laisser hors dicuit les volets commandés, dans ce cas:l'action des gouvernes continue.
La nouvelles dispositif assure le contrôle complet en direc- tion de l'aéronef quel que soit le cas de vol qu'il réalise; ce qui serait suffisant pour considérer l'intention comme un pas trè important dans le perfectionnement des aéronefs,à voilures tour-
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nantes..
La réalisation décrite dans les lignes précédentes n'est pas limitative; il existe d'autres solutions ou d'autres formes d'é- léments qui rentrent dans le cadre des nouvelles caractéristiques essentielles,
R E V E N I C CATIONS.
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1. perfectionnements aux aéronefs à voilures tournantes ca ractérisés en ce qu'ils comprennent l'utilisation automatique ou non du jet de gaz d'une turbine de propulsion de l'appareil, ou d'un autre élément approprié, en combinaison ou non avec des moyens résistants.ordinaires, comme gouvernails, pour compenser les réactions du fuselage engendrées par l'entraînement du rotor, et pour accomplir les évolutions de directionpour différente cas de vols, tels que hélicoptère, autogire, gyrodine...
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"Improvements to Rotary Wing Aircraft".
The fuselage of all aeronautical devices or "aircraft" which ascend, descend and travel by means of airfoils or, in general, rotating airfoils with mechanical transmission, supports a reaction which must be compensated by an opposite torque or autiopel
In many helicopters or aircraft with rotary wings on a more or less vertical axis, the tail is obtained by means of a small rotor with horizontal axis, mechanically actuated by the
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The device's engine transmission, most often a piston engine.
This system has many drawbacks, among others a loss of the power used for the mechanical tail, the anti-torque rotor, working under the rotor flow of the lift, gives rise to vibrations in the fuselage, the controls require use. simultaneous' of feet and hands, the horizontal maneuver is not symmetrical in both directions.
Our invention uses, instead of this rotor, a gas jet, that is to say a reaction anti-torque, conjugate with rudders, and an automatic control of the jet, the latter coming from the engine of the apparatus. - a gas turbine -, which means obvious progress.!
The new device controls the three forms of flight of rotary-wing aerodynes;
the flight in a classic helicopter, that is to say, sustensin and integral propulsion by the rotor and maneuver with an anti-torque - in this case the lateral effect of the gas jet of the turbine -, 'the flight in gyrodine, or flight sharing the .propulsion .. between the rotor and the thrust of the jet, which is released in the longitudinal direction of the fuselage, and, finally, the flight in autogyro or the descent in autorotation, without motive impulse.
Among the advantages of the invention, compared to the conventional system, there may be mentioned: at equal power and weight, an approximate gain of 20 km / h in maximum speed; at minimum power, cruising speed increases by nearly 10 km / h; the end of the fuselage is less heavy, by the elimination of 1 mechanical torque; there is in the lift rotor the same power whatever the direction of the horizontal maneuver; simplicity of construction; reduction of vibrations in the fusing
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This memory describes an embodiment of the invention. in the accompanying drawings
FIG. 1 shows, in horizontal projection, the end of the fuselage of a helicopter fitted with the reaction tail and the rudders which are the subject of this invention.
Figure 2 gives the detail of the flaps in the position they have when the rudder is placed parallel to the longitudinal axis of the fuselage
FIG. 3 shows how the automatic flaps are placed when the gas jet is completely directed in the direction of the longitudinal axis of the fuselage.
The three drawings are schematic. Their various elements are not in normal proportions in order to better emphasize certain details necessary in the explanations which follow.
The propulsion system of the helicopter which is the subject of this description is a gas turbine rotating at 30,000 revolutions / minute with a speed reducer, in order to reduce the latter to 360 revolutions / minute on the axis of the lift rotor.
The exhaust gases from the turbine are led to. the nozzle 1, placed at the rear of the fuselage, as seen in figure 1. The end of the nozzle is bent, ending with an outlet 3 which 'directs the jet in the direction of the torque, that is to say say, in a direction perpendicular to the first, in a horizontal plane.
The elbow 2 of the nozzle has on its outer surface a window 4-5, and in front of this two groups of flaps 6-7 and 8-9 pivoting on vertical axes, or approximately, depending on whether - killing of the helicopter.
When the flaps are positioned as shown in Figure 1, the left flaps 6 and 8 prevent gases from exiting through window 4-5. The gases then continue their course by the elbow
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and their reaction thereto produces the equilibration or maneuvering anticuple. These circumstances occur when, on starting, the helicopter has no travel speed, or when, at the pilot's wish, the machine is in flight at a fixed point *
The group of flaps 6-7 is articulated at the end 10 of a lever having at the end of the longer arm a hollow cap 11 facing the advance.
This spoon "remains in a given position (or inactive position) with the shutter 6 closing the window 4-5 in its front, by the action of a suitably calibrated spring 12. We call this group of shutters" automatic ". 6-7.
The group of flaps 8-9 (flaps * ordered ,,) is combined by means of a mechanical link 15-15 with the control formed by two rudders 13 and 14 of vertical axis, controlled 15 'by the pilot's rudder bar.
When this operates in a given direction, the rudders 13 and 14 Swivel up to a maximum of 15, approximately, in the corresponding direction, and the flaps 9 and 8, 'pivoting at the same time, leave more or .Mins open section 5 of window 4-5, according to Figure 2. This device is used to scale at will the size of the reaction tail 'produced by the gas jet, letting a part of it escape, in more or less quantity, through the end of the axis of the fuselage. . An efficient directional maneuver is thus obtained, even if the helicopter has almost no translation speed, when the xerodynacis controls have not yet come into play.
When the speed of translation of the helicopter reaches a certain value -80 kg / h in the example considered; together with the spring 12, the resistance of the spoon, through the intermediary of the lever and other links, causes the flaps 6-7 to pivot to the position of figure 3. Thanks to this aerodynamic action, the machine's gyrodine flight begins.
The ro0-
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tor ceases to ensure the propulsion of the apparatus on its own and contributes the thrust of the gas jet / to the increase in the tansla tion speed, '
Under these circumstances, with the gases exiting from the end 5 of the longitudinal axis, the apparatus advances with a sufficient speed for the reaction of the control surfaces 13 and 14 to be effective, and the steering control is perfectly controlled. - quemont with said control surfaces; therefore the maneuver is similar to that of the control surfaces of a normal airplane.
The control surfaces are used in the same way when the turbine is stopped to descend in gyroplane.
Finally, for the "quick stop", the gas is cut off abruptly and the rotor disc is pitched up to present it to the horizontal air flow. In the case of an ordinary propeller, the pilot should simultaneously effect shutdown of the mechanical tail, the engine torque having disappeared. bans the new system such additional maneuver does not exist, because at the same time as the turbine is stopped 1'antouple produced by the exhaust gas ceases.
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The assembly 'of the mobile device of the invention is therefore wedge-posed of three elements: a) the control surfaces 13 and 14; b) controlled flaps 8-9, and c) automatic flaps 6-7. The first two elements being combined with one another and connected to the bearing to the pilot by a mechanical link. The third c) operates by aerodynamic action according to the speed of translation of 1'aé Todyne and ended up leaving out the controlled flaps, in this case: the action of the control surfaces continues.
The new device ensures complete control of the aircraft in the direction of the flight whatever the flight it performs; which would be sufficient to consider the intention as a very important step in the improvement of aircrafts, with tour wings.
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Nantes ..
The embodiment described in the preceding lines is not limiting; there are other solutions or other forms of elements which come within the framework of the new essential characteristics,
R E V E N I C CATIONS.
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1. improvements to rotary wing aircraft charac terized in that they include the automatic or non-automatic use of the gas jet from a propulsion turbine of the aircraft, or other suitable element, in combination or not with ordinary resistant means, such as rudders, to compensate for the reactions of the fuselage generated by the drive of the rotor, and to accomplish changes in direction for different cases of flights, such as helicopters, autogyro, gyrodine ...