Hélicoptère à une seule hélice sustentatrice. L'objet de la présente invention est un hélicoptère à une seule hélice sustentatriçe.
Le dessin annexé représente une forme d'exécution de l'objet de l'invention donnée à titre d'exemple.
Fig. 1 est une coupe schématique verticale de l'hélicoptère, sans ses dispositifs d'atteris- sage ou d'amérissage, une partie de l'hélice sustentatrice y figurant en vue, et les dispo sitifs de commande des ailes n'étant que partiellement représentés, l'échelle étant trop petite; Fig. 2 en@ est un plan, la nacelle ayant été enlevée, ainsi que l'extrémité des câbles de commande automatique de l'incidence; Fig 3 est une vue partielle en perspective et à plus grande échelle de l'hélice susten- tatrice ; Fig. 4 est une vue d'organes figurant sur la précédente; Fig. 5, 6 et 7 sont des schémas montrant trois positions des hélices directrices;
Fig. 8 est une vue perspective du montage de l'une de ces dernières, et Fig. 9 est un schéma explicatif de l'angle d'incidence.
Dans ces figures, 1 est une jante circu laire horizontale que des fils rayonnants 2 unissent à un pylône vertical 3; ce dernier peut tourner autour d'un axe métallique 11 fixé rigidement à une poutre métallique ho rizontale légère 12, et qui supporte à son extrémité supérieure une nacelle pour le pi lote et tous les organes de commande. La jante I et les fils 2 sont enrobés d'un entoilage 4; sur la jante sont montées quatre pales radiales 5 et quatre ailes auxiliaires -planes 22 dont la construction détaillée sera décrite plus loin.
L'ensemble formé par le pylône et la jante avec les organes qu'elle porte sera dé signé dans la suite par "hélice sustenta trice". Cette hélice est actionnée par deux moteurs (représentés schématiquement) au moyen d'une roue dentée conique 41 fixée à la base du pylône; ces moteurs sont montés eux-mêmes dans la poutre horizontale 12, et cela symétriquement par rapport à l'axe 11. La réaction exercée parla roue conique 41 de l'hélice sur les pignons qui l'actionnent crée un couple (égal, naturellement au couple résistant du pylône) qui tend à faire tourner toute la poutre horizontale 12 dans le sens inverse du mouvement de rotation de l'hélice sustentatrice.
Pour permettre d'annuler com plètement ou partiellement cet effet rotatif sur la poutre, et même d'en obtenir un de sens contraire, en vue de changements de direction, on a monté aux extrémités de la dite poutre deux hélices directrices 13, dont les plans de rotation sont verticaux; ces hé lices sont actionnées par une roue conique fixée sur un arbre creux prolongeant le py lône vers le bas, et par des transmissions 14 comportant des arbres accouplés par des chaînes. Elles sont identiques quant au dia mètre et au pas, mais elles tournent en sens contraires, et ne peuvent par conséquent avoir qu'une action directrice sur la poutre, action qui dépend de l'inclinaison de leurs pales et qui sera expliquée plus loin.
La construction détaillée des organes principaux de l'hélicoptère est la suivante Les bords de chacune des pales 5 (fig. 3) sont constitués par deux membrures 6 et 7 (profilées si cela est nécessaire) disposées de façon à être sensiblement parallèles et équi distantes d'un plan passant par l'axe géomé trique vertical de l'hélicoptère. Ces mem brures sont recouvertes d'une housse 8; en marche, la force centrifuge tend à les écarter, et elles s'appuient fortement contre la housse qui prend par suite une surface unie.
Entre les membrures extrêmes 6 et 7 sont en outre intercalées deux autres mem brures 9 sensiblement parallèles, formant appuis intermédiaires de la housse et dont les points d'attache sont guidés sur une pa roi cambrée 10 légèrement flexible s'appuyant aux membrures 6 et 7; ces membrures 9 sont destinées à donner aux pales, lorsqu'elles tournent à grande vitesse, la forme et le profil voulus.
L'inclinaison des pales 5 peut être mo difiée au gré du pilote. A cet effet chacune d'elles est articulée par rapport à la jante de la façon suivante: L'extrémité de la membrure 6 est fixée dans la petite branche d'un raccord 34; la grande branche de ce dernier entoure la jante 1 autour de laquelle elle peut tourner d'un certain angle, saris cependant pouvoir glisser selon son axe. L'extrémité de la membrure 7 est fixée à un chariot 17 qui peut coulis ser lui-même entre les deux patins 16 d'une glissière 37 (fig. 3 et 4), et cela de bas en haut sur la figure, sous l'effet de la traction du brin 23' d'un même câble 23, ou au contraire de haut en bas sous l'effet de celle du brin 23 de ce même câble.
Le trajet de ce dernier sera d'ailleurs décrit plus loin. La glissière 37 est fixée à deux douilles 35 qui, comme le raccord 34, peuvent tourner d'un certain angle autour de la jante 1, mais ne peuvent se déplacer le long de cette dernière.
39 est un double bras fixé rigidement à la jante 1 et aux extrémités duquel sont montés deux galets de renvoi, 28 et 29, servant à guider deux câbles dont il sera question plus loin.
Dans les fig. 2 et 3, on voit que chacune des quatre ailes auxiliaires 22 porte une poulie 221, sur laquelle passe un câble 23, et un bras 25 à l'extrémité duquel est fixée une masse additionnelle 24. Ces ailes 22 peuvent tourner d'un certain angle autour de la jante 1, mais ne peuvent se déplacer le long de cette dernière; dans leurs mouvements an gulaires, elles entraînent dans un sens ou dans l'autre, les câbles 23 qui tirent eux- mêmes, comme il a été dit plus haut, les chariots 17 auxquels ils viennent s'attacher après avoir passé sur des poulies de ren voi 40.
La masse 24 sert à amener, par un ré glage préalable, le centre de gravité de l'en semble des pièces 22, 24 et 25 sur l'axe de la jante 1 où prés de cet axe, dans une po sition que l'on détermine exactement par expérience.
Dans les fig. 1 et 3, 33 est un plateau monté à la cardan sur l'axe 11, donc l'in- clinaison par rapport à l'axe peut être réglée par le pilote, au moyen d'organes non repré sentés, et sur les bords duquel roulent des galets 32 montés eux-mêmes dans des chapes doubles 31 auxquelles sont fixées les extré mités de câbles 18 et 19; il y a autant de chapes que de pales 5. Les câbles 18 et 19 passent sur des poulies de renvoi 20, 21, 26 et 27, et sont dirigés ensuite, par d'au tres poulies et des organes non figurés sur le dessin, vers un levier de manouvre situé dans la nacelle 30 du pilote. Pour simplifier, ces divers organes ne seront pas décrits d'une façon détaillée; la construction en est facile à imaginer et sort d'ailleurs du cadre de l'invention.
A la chape des poulies 26 et 27 sont attachées les extrémités de deux câbles 38 qui, passant sur les galets de renvoi 28 et 29, vont s'attacher par leur autre extrémité, le premier à la partie supérieure de la glis sière 37, le second à sa partie inférieure.
Au sujet des hélices directrices 13, il y lieu de remarquer ce qui suit: Comme on le verra plus loin, le plan de rotation de ces hélices doit subir des dépla cements angulaires assez rapides par rap port à la poutre 12, ce qui détermine la formation de couples pouvant compromettre leur résistance; aussi a-t-on établi ces hélices (fig. 8) de façon que leurs pales puissent se déplacer d'un certain angle par rapport à leur plan de rotation, plan dans lequel un dispositif à ressort tend à les ramener, selon une combinaison d'organes bien connue en aéronautique. Dans ce but le moyeu 131 des hélices 13 (fig. 8) est creux et ces dernières tournent d'un certain angle autour de deux tourillons 15 perpendiculaires à leur axe de. rotation, lorsque la résistance qu'elles ren contrent pendant le déplacement de leur plan de rotation est trop considérable.
En outre l'arbre de chacune de ces mêmes hélices 13 comporte des dispositifs qui per mettent de le déplacer angulairement autour d'une rotule située prés du moyeu de l'hé lice et cela au moyen d'une commande par câble aboutissant à la nacelle 30 du pilote. Ces dispositifs, dont le détail constructif sort du cadre de l'invention, ne seront pas décrits plus complètement.
Les fig. 1, 5, 6 et 7 ne représentent d'ail leurs ces hélices que schématiquement, leur moyeu, par exemple; devant être assez long pour que, dans leur rotation, elles ne ren contrent pas la poutre 12, quel que soit leur plan de rotation.
Dans la suite, on désignera par "incidence positive" des pales 5 ou des ailes 22 l'angle dièdré a (fig. 9) que peuvent former lesdites pales ou ailes (surface A) se déplaçant dans la di rection de la flèche, avec un plan P parallèle à la direction du mouvement de rotation. Inversement, l'expression "d'incidence néga tive" désignera l'angle a' d'un plan porteur Al, figuré en traits mixtes, avec la même direction.
Dans fig. 3, le sens du mouvement im primé à l'hélice sustentatrice est celui de la flèche 42.
Dans l'hélice sustentatrice, l'incidence des pales 5 est réglée automatiquement par les ailes auxiliaires 22 de la façon suivante: Quand l'hélice sustentatrice tourne, la force centrifuge tend à placer les ailes auxiliaires 22 dans un plan normal à l axe de l'hélice. Si ces ailes possèdent une inci dence positive, elles subissent, outre la fonce centrifuge, la poussée de l'air, poussée agis sant sous chaque aile et tendant à relever celle-ci; sous l'effet de cette force, l'aile 22 tourne d'un certain angle autour de la jante 1 jusqu'à ce qu'une position d'équilibre s'éta blisse.
Si, en outre, l'hélicoptère, pour une cause quelconque, tend à descendre, la réac tion de l'air dirigée verticalement de bas en haut vient se composer, avec la force précé dente et provoque une rupture d'équilibre; l'aile 22 se relève d'un certain angle, entra±- nant dans ce mouvement le brin 231 du eâble 23 et provoquant un déplacement de bas en haut du chariot 17 et de la mem brure 7 qui lui est fixé;
cette dernière se déplaçant parallèlement à elle-même, et la membrure 6 restant fixe, l'effet sur la- pale 5 est une diminution de son incidence positive, Lorsque, les moteurs étant arrêtés, l'hé licoptère descend, les ailes 22 subissent l'effort vertical dirigé de bas en haut maximum, et amènent les membrures 7 dans une position telle que l'incidence des pales 5 soit légèrement négative; il en résulte que la réaction de l'air, réaction que l'on peut décomposer en deux forces, l'une selon la surface de la pale et transversalement à celle-ci, l'autre horizontale dans la direction du mouvement de la pale, entretient le mou vement de rotation de l'hélice et que l'on arrive promptement à un régime de descente régulière.
Les ailes 22 corrigent aussi automatique ment les causes d'inégalités qu'apporte la translation de l'hélicoptère dans la sustenta tion donnée par les pâles 5. Ces causes sont de deux ordres. En premier lieu, quand l'hé licoptère avance horizontalement, il se pro duit, si l'angle s'attaque des pales 5 demeure constant pendant toute une révolution, des différences de poussées considérables entre la gauche et la droite de l'appareil, dans la direction de la translation. Si les ailes 22 possèdent un angle d'attaque initial, elles sont soumises, durant la rotation, aux mêmes inégalités de poussées que les pales 5. Quand la poussée augmente, leur inclinaison aug mente automatiquement et l'incidence des pales 5 diminue, ce quia pour effet de ré duire la poussée et de compenser l'inégalité signalée.
En outre, les pales articulées 5, comme les ailes 22, prennent en vol, une position d'équilibre telle que le moment tournant de la force centrifuge équilibre celui de la pous sée de l'air. Cette position d'équilibre étant inclinée, il s'ensuit qu'une pale 5 rencontre, pendant la translation et dans sa demi-rota tion avant, une poussée plus grande que la poussée moyenne. Au contraire, dans sa demi-course arrière, il y a diminution de poussée. Comme les ailes 22 sont soumises aux mêmes poussées, elles agissent comme indiqué dans ce qui précède, en diminuant l'incidence des pales 5 lorsqu'elles décrivent leur demi-rotation avant et en l'augmentant, au contraire, dans la demi-course arrière, de façon à maintenir constante la poissée sur les pales de l'hélice sustentatrice.
Par ces dispositions, les pales sustenta- triees 5 prennent automatiquement l'incidence convenant à la descente de l'hélicoptère ou reçoivent des poussées constantes pendant la translation quelle que soit la position qu'elles occupent dans leur mouvement de giration relativement au corps de l'appareil.
Le pilote peut régler à volonté l'inclinai son des pales 5 par rapport au plan horizontal (c'est-à-dire l'angle r sur la fig. 1), en agis sant sur les câbles 18 et 19; cette manouvre a pour effet de faire tourner les glissières 37 d'un certain angle autour de la jante 1, comme le montre le tracé ponctué dans la fig. 4.
Si, par exemple, le pilote exerce une traction sur les câbles 18, l'extrémité de la membrure 7 se relève, entraînant dans son mouvement angulaire toute la membrure 6; l'angle (3 augmente, sans cependant que cette manoeuvre gêne en rien le fonctionne ment du chariot 1.7 par le jeu de l'aile 22.
Ce même résultat peut être obtenu en agissant sur le plateau 33 de façon à ce que la chape 31 soit déplacée vers le bas; il va sans dire qu'à l'extrémité diamétralement opposée dudit plateau la chape 31 se trouve au contraire relevée, et que les deux autres chapes à 90 ne subissent aucun déplacement.
Le fonctionnement de l'hélicoptère est le suivant: Ascension. Lorsque l'hélice sustentatrice tourne, l'effet rotatif qu'elle exerce par réaction sur la poutre horizontale 12 doit être équilibré, comme il a été dit plus haut, par l'action directrice des hélices 13. En faisant varier cette action, on peut d'ailleurs à volonté maintenir fixe la direction de la poutre 12 et par conséquent de la nacelle 30, ou au contraire la dévier dans un sens ou dans l'autre d'un angle aussi grand qu'on le dé sire, et à la vitesse que l'on veut.
Par exemple, on peut maintenir la di rection invariable en disposant le plan de rotation des hélices directrices 13 dans le plan longitudinal de symétrie de la poutre 12 (fig. 5); on peut encore produire le dé placement angulaire de la poutre 12 en fai sant tourner les plans de rotation desdites hélices autour d'un axe vertical et dans le même sens (fig.6).
Enfin, si, au lieu de dévier dans le même sens les plans de rotation des deux hélices 13, on les déplace en sens contraires (fig. 7), on peut obtenir une disposition qui équilibre toujours la réaction de l'hélice sustentatrice mais qui favorise le mouvement en avant, comme le montrent les parallélogrammes des forces tracés sur la fig. 7. Propulsion. En vol stationnaire, comme on l'a déjà vu, les ailes 22 donnent aux pales 5 une incidence positive telle qu'il y ait compensa tion entre le moment dû à l'action de la force centrifuge et celui dû à la réaction de l'air sur lesdites ailes 22.
Pour provoquer un mouvement de trans lation, on pourrait faire varier, pendant chaque révolution de l'hélice sustentatrice, l'incidence des quatre pales 5, incidence qui augmente et diminue alternativement et donne naissance à des réactions. de l'air qui déterminent la propulsion de l'hélicoptère. Par exemple pour assurer la marche en avant, on provoquerait une augmentation de l'incidence entre la position la plus avancée d'une pale et sa position.à 90 dans le sens de rotation, position où l'incidence serait maximale, puis on la ferait diminuer jusqu'à la position à 270 de la position initiale ensuite augmenter jusqu'à cette dernière où elle reprendrait sa valeur primitive.
Cette manouvre soumettant les organes de l'hélicoptère à des efforts considérables et changeant rapidement de sens, on préfère procéder comme suit: on incline le plateau 33 dans le sens de la propulsion que. l'on désire réaliser, ce qui a pour effet de provo quer à chaque tour des variations d'inclinai- son des pales 5 ; ces dernières agissent alors comme si elles tournaient autour d'un axe fictif incliné sur celui du pylône 11. Dans ce mouvement chacune des ailes 22 continue à agir automatiquement sur l'incidence des pales 5 de façon à leur faire prendre l'angle d'attaque convenable.
La marche arrière s'obtient en inclinant le plateau 13 en sens contraire de la posi tion précédente, ce qui a pour effet d'amener le plan de rotation des pales -5 dans une position symétrique de la première; il y a lieu de faire tourner en même temps de <B>1800</B> le plan des hélices directrices 13. Descente, des moteurs étant. arrêtés. Atterrissage. Quand les moteurs sont arrêtés, l'hélice sustentatrice continue à tourner en vertu de la vitesse acquise et la vitesse de rotation décroît progressivement. L'appareil commence à descendre. Pendant ce mouvement, les ailes 22 orientent automatiquement les pales 5 de l'hélice sustentatrice, dont l'incidence devient négative; un mouvement de régime s'établit lorsque le couple dû à la compo-.
santé horizontale de la réaction de l'air sur les pales est égal au couple de- la résistance passive de la, voilure et que la composante verticale de cette même réaction- est égale au poids de l'appareil.
Comme la poutre 12 n'a plus à résister à l'effet tournant dû à la réaction de l'hélice sustentatrice et qu'au contraire cette dernière à son mouvement entretenu par la-résistance de l'air agissant sur les pales 5 convenable-- ment inclinées; il convient, en descente, -de- faire tourner simultanément le plan des hé lices directrices 13, de manière à renverser- la direction du couple' qu'elle développent.
<I>- Stabilisation. -</I> L'équilibre de -l'hélicoptère est facilité en ce sens que ce dernier, -constituant un gy roscope d'une très grande inertie, est doué d'une très grande stabilité naturelle.
Si " en effet, - l'hélicoptère tend à prendre sous l'action :d'une cause perturbatrice un. mouvement de roulis, celui-ci sera trans- formé, par suite des propriétés gyroscopiques de l'ensemble, en un mouvement de préces sion plus lent qui constituera un mouvement de tangage. Pour y obvier le pilote devra manouvrer convenablement la came 33, de façon à modifier l'inclinaison des pales 5 de l'hélice sustentatrice durant leur rotation. De ce fait, si la came 33 augmente par exemple, cette inclinaison, quand les pales 5 décrivent la demi-rotation avant, alors qu'elle la diminue par la demi-rotation arrière, on crée un moment qui tendra à faire tanguer l'appareil.
Il faut remarquer d'ailleurs que, si on veut faire tanguer l'hélicoptère, il faut exercer sur lui un couple tendant à lui faire prendre un mouvement de roulis, lequel est transformé par la réaction gyroscopique en un mouvement effectif de précession dans le sens du tangage. Les systèmes de transmis sion reliant le mécanisme de commande situé dans la nacelle sur lequel agit le pilote, à la came 33 doivent par conséquent être éta blis en tenant compte de ces faits.
La man#uvre faisant varier l'inclinaison de la came 33 modifie l'inclinaison des ailes dans une partie de leur parcours déterminée par le sens et la valeur du déplacement de ladite came.
La manouvre par le levier de manouvre, agissant simultanément en traction sur les mêmes brins des câbles modifie l'inclinaison de toutes les pales 5, cette variation étant uniforme.
La manouvre réalisant simultanément la variation d'inclinaison du plateau 33 et le déplacement des brins des câbles de com mande a pour effet de modifier l'axe fictif de rotation des ailes 5.
Les mêmes mouvements pourraient être obtenus en inclinant effectivement l'axe de rotation des pales 5 relativement à l'axe vertical et en utilisant un plateau articulé 33, susceptible d'être excentré à volonté.
La charpente de la poutre horizontale peut former flotteur en vue de l'atterrissage sur l'eau. Les membrures 9 et 10 des pales peuvent être supprimées. Le système moteur qui doit déterminer la rotation de la charpente de l'hélice sus- tentatrice peut être disposé à l'intérieur de cette dernière; il tourne donc avec l'hélice sustentatrice en prenant appui sur la partie non rotative de l'hélicoptère.
Enfin on peut obtenir la propulsion de celui-ci en inclinant effectivement l'axe de l'hélice relativement à la poutre horizontale au lieu de l'incliner seulement d'une manière fictive.
Helicopter with a single lift propeller. The object of the present invention is a helicopter with a single propeller sustentatriçe.
The appended drawing represents an embodiment of the object of the invention given by way of example.
Fig. 1 is a diagrammatic vertical section of the helicopter, without its landing or landing devices, part of the lift propeller shown therein, and the wing control devices only partially shown. , the scale being too small; Fig. 2 at @ is a plan, the nacelle having been removed, as well as the end of the automatic incidence control cables; FIG. 3 is a partial perspective view on a larger scale of the lift propeller; Fig. 4 is a view of organs appearing on the previous one; Fig. 5, 6 and 7 are diagrams showing three positions of the guide propellers;
Fig. 8 is a perspective view of the assembly of one of the latter, and FIG. 9 is an explanatory diagram of the angle of incidence.
In these figures, 1 is a horizontal circular rim that radiating wires 2 unite to a vertical pylon 3; the latter can rotate about a metal axis 11 rigidly fixed to a light horizontal metal beam 12, and which supports at its upper end a nacelle for the pilot and all the control members. The rim I and the son 2 are coated with an interlining 4; on the rim are mounted four radial blades 5 and four auxiliary wings -planes 22, the detailed construction of which will be described later.
The assembly formed by the pylon and the rim with the components which it carries will be subsequently signed by "propeller sustenta trice". This propeller is actuated by two motors (shown schematically) by means of a conical toothed wheel 41 fixed to the base of the pylon; these motors are themselves mounted in the horizontal beam 12, and this symmetrically with respect to the axis 11. The reaction exerted by the bevel wheel 41 of the propeller on the pinions which actuate it creates a torque (equal, naturally to the resistance torque of the pylon) which tends to rotate the entire horizontal beam 12 in the opposite direction to the rotational movement of the lifting propeller.
To make it possible to completely or partially cancel this rotary effect on the beam, and even to obtain one in the opposite direction, with a view to changes of direction, two guiding propellers 13 have been mounted at the ends of said beam, of which the planes of rotation are vertical; these propellers are actuated by a bevel wheel fixed to a hollow shaft extending the py lone downwards, and by transmissions 14 comprising shafts coupled by chains. They are identical as to the diameter and the pitch, but they turn in opposite directions, and can consequently only have a directing action on the beam, an action which depends on the inclination of their blades and which will be explained later.
The detailed construction of the main parts of the helicopter is as follows The edges of each of the blades 5 (fig. 3) are formed by two members 6 and 7 (profiled if necessary) arranged so as to be substantially parallel and equidistant of a plane passing through the vertical geometric axis of the helicopter. These mem brures are covered with a cover 8; in motion, the centrifugal force tends to move them apart, and they press strongly against the cover which consequently takes on a smooth surface.
Between the end frames 6 and 7 are also interposed two other substantially parallel members 9, forming intermediate supports of the cover and whose attachment points are guided on a slightly flexible arched pa king 10 resting on the frames 6 and 7 ; these members 9 are intended to give the blades, when they rotate at high speed, the desired shape and profile.
The inclination of the blades 5 can be modified at the discretion of the pilot. For this purpose each of them is articulated with respect to the rim in the following way: The end of the frame 6 is fixed in the small branch of a connector 34; the large branch of the latter surrounds the rim 1 around which it can turn at a certain angle, without however being able to slide along its axis. The end of the frame 7 is fixed to a carriage 17 which can itself be grouted between the two runners 16 of a slide 37 (fig. 3 and 4), and this from bottom to top in the figure, under the 'effect of the traction of the strand 23' of the same cable 23, or conversely from top to bottom under the effect of that of the strand 23 of the same cable.
The path of the latter will also be described below. The slide 37 is attached to two sockets 35 which, like the connector 34, can rotate through a certain angle around the rim 1, but cannot move along the latter.
39 is a double arm rigidly fixed to the rim 1 and at the ends of which are mounted two return rollers, 28 and 29, serving to guide two cables which will be discussed later.
In fig. 2 and 3, it can be seen that each of the four auxiliary wings 22 carries a pulley 221, on which passes a cable 23, and an arm 25 at the end of which is fixed an additional mass 24. These wings 22 can rotate by a certain amount. angle around rim 1, but cannot move along the rim; in their angular movements, they drive in one direction or the other, the cables 23 which themselves pull, as has been said above, the carriages 17 to which they attach themselves after having passed over pulleys of ref 40.
The mass 24 serves to bring, by prior adjustment, the center of gravity of the set of parts 22, 24 and 25 on the axis of the rim 1 or near this axis, in a position that the one determines exactly by experience.
In fig. 1 and 3, 33 is a plate mounted with the gimbal on the axis 11, therefore the inclination with respect to the axis can be adjusted by the pilot, by means of members not shown, and on the edges of which roll rollers 32 themselves mounted in double yokes 31 to which the ends of cables 18 and 19 are fixed; there are as many yokes as there are blades 5. The cables 18 and 19 pass over return pulleys 20, 21, 26 and 27, and are then directed by other pulleys and members not shown in the drawing, to a maneuver lever located in the pilot's nacelle 30. For simplicity, these various organs will not be described in detail; its construction is easy to imagine and moreover falls outside the scope of the invention.
To the yoke of the pulleys 26 and 27 are attached the ends of two cables 38 which, passing over the return rollers 28 and 29, will be attached by their other end, the first to the upper part of the slide 37, the second to its lower part.
With regard to the steered propellers 13, the following should be noted: As will be seen later, the plane of rotation of these propellers must undergo fairly rapid angular displacements with respect to the beam 12, which determines the formation of couples that can compromise their resistance; also one established these propellers (fig. 8) so that their blades can move at a certain angle with respect to their plane of rotation, the plane in which a spring device tends to bring them back, according to a combination of organs well known in aeronautics. For this purpose the hub 131 of the propellers 13 (FIG. 8) is hollow and the latter rotate at a certain angle around two journals 15 perpendicular to their axis. rotation, when the resistance they encounter during the displacement of their plane of rotation is too considerable.
In addition, the shaft of each of these same propellers 13 comprises devices which make it possible to move it angularly around a ball joint located near the hub of the propeller and that by means of a cable control leading to the nacelle. 30 of the pilot. These devices, the constructive detail of which is outside the scope of the invention, will not be described more fully.
Figs. 1, 5, 6 and 7 only represent these propellers schematically, their hub, for example; must be long enough so that, in their rotation, they do not meet the beam 12, whatever their plane of rotation.
In the following, the term “positive incidence” of the blades 5 or of the wings 22 will denote the dihedral angle a (FIG. 9) that said blades or wings (surface A) moving in the direction of the arrow may form, with a plane P parallel to the direction of the rotational movement. Conversely, the expression "of negative incidence" will designate the angle a 'of a carrier plane Al, shown in phantom lines, with the same direction.
In fig. 3, the direction of movement printed on the lift propeller is that of the arrow 42.
In the lift propeller, the incidence of the blades 5 is automatically adjusted by the auxiliary wings 22 as follows: When the lift propeller rotates, the centrifugal force tends to place the auxiliary wings 22 in a plane normal to the axis of the propeller. If these wings have a positive impact, they undergo, in addition to the centrifugal darkening, the thrust of the air, the thrust acting under each wing and tending to raise it; under the effect of this force, the wing 22 rotates at a certain angle around the rim 1 until a position of equilibrium is established.
If, moreover, the helicopter, for whatever reason, tends to descend, the reaction of the air directed vertically from bottom to top comes to compose with the preceding force and causes a rupture of equilibrium; the wing 22 rises at a certain angle, bringing in this movement the strand 231 of the eâble 23 and causing a displacement from the bottom to the top of the carriage 17 and of the member 7 which is attached to it;
the latter moving parallel to itself, and the frame 6 remaining fixed, the effect on the blade 5 is a decrease in its positive incidence. When, with the engines stopped, the helicopter descends, the wings 22 undergo the maximum vertical force directed from bottom to top, and bring the frames 7 into a position such that the incidence of the blades 5 is slightly negative; it follows that the reaction of the air, reaction which can be broken down into two forces, one according to the surface of the blade and transversely to this one, the other horizontal in the direction of the movement of the blade , maintains the rotational movement of the propeller and that one quickly arrives at a regular descent regime.
The wings 22 also automatically correct the causes of inequalities brought about by the translation of the helicopter in the sustenance given by the blades 5. These causes are of two types. In the first place, when the helicopter advances horizontally, if the angle of attack of the blades 5 remains constant during a whole revolution, considerable differences in thrust between the left and the right of the apparatus occur, in the direction of translation. If the wings 22 have an initial angle of attack, they are subjected, during rotation, to the same inequalities in thrust as the blades 5. When the thrust increases, their inclination automatically increases and the incidence of the blades 5 decreases, this which has the effect of reducing the thrust and compensating for the reported inequality.
In addition, the articulated blades 5, like the wings 22, take in flight, a position of equilibrium such that the turning moment of the centrifugal force balances that of the thrust of the air. This equilibrium position being inclined, it follows that a blade 5 encounters, during translation and in its forward half-rotation, a thrust greater than the average thrust. On the contrary, in its rear half-stroke, there is a decrease in thrust. As the wings 22 are subjected to the same thrusts, they act as indicated in the foregoing, reducing the incidence of the blades 5 when they describe their forward half-rotation and increasing it, on the contrary, in the half-stroke. rear, so as to maintain constant the grip on the blades of the lift propeller.
By these arrangements, the lifted blades 5 automatically take on the angle suitable for the descent of the helicopter or receive constant thrusts during translation regardless of the position they occupy in their gyration movement relative to the body of the helicopter. 'apparatus.
The pilot can adjust at will the inclination of the blades 5 relative to the horizontal plane (that is to say the angle r in FIG. 1), by acting on the cables 18 and 19; this maneuver has the effect of rotating the slides 37 by a certain angle around the rim 1, as shown by the line punctuated in FIG. 4.
If, for example, the pilot exerts traction on the cables 18, the end of the frame 7 rises, causing the entire frame 6 in its angular movement; the angle (3 increases, without however this maneuver interfering with the operation of the carriage 1.7 by the play of the wing 22.
This same result can be obtained by acting on the plate 33 so that the yoke 31 is moved downwards; it goes without saying that at the diametrically opposite end of said plate the yoke 31 is on the contrary raised, and that the other two yokes at 90 do not undergo any displacement.
The operation of the helicopter is as follows: Ascension. When the lift propeller rotates, the rotary effect which it exerts by reaction on the horizontal beam 12 must be balanced, as was said above, by the directing action of the propellers 13. By varying this action, one can moreover at will keep fixed the direction of the beam 12 and consequently of the nacelle 30, or on the contrary deflect it in one direction or the other by an angle as large as desired, and to the speed you want.
For example, the direction can be kept invariable by arranging the plane of rotation of the guiding propellers 13 in the longitudinal plane of symmetry of the beam 12 (FIG. 5); it is also possible to produce the angular displacement of the beam 12 by rotating the planes of rotation of said propellers about a vertical axis and in the same direction (fig.6).
Finally, if, instead of deviating in the same direction the planes of rotation of the two propellers 13, we move them in opposite directions (fig. 7), we can obtain an arrangement which always balances the reaction of the supporting propeller but which promotes forward movement, as shown by the parallelograms of forces plotted in fig. 7. Propulsion. In hovering flight, as we have already seen, the wings 22 give the blades 5 a positive incidence such that there is compensation between the moment due to the action of the centrifugal force and that due to the reaction of the centrifugal force. air on said wings 22.
To cause a movement of translation, one could vary, during each revolution of the lift propeller, the incidence of the four blades 5, incidence which increases and decreases alternately and gives rise to reactions. air which determines the propulsion of the helicopter. For example, to ensure forward travel, we would cause an increase in incidence between the most advanced position of a blade and its position at 90 in the direction of rotation, position where the incidence would be maximum, then we would decrease to the position at 270 from the initial position then increase until the latter where it would resume its original value.
This maneuver subjecting the components of the helicopter to considerable efforts and rapidly changing direction, it is preferred to proceed as follows: the plate 33 is inclined in the direction of propulsion. it is desired to achieve, which has the effect of causing variations in the inclination of the blades 5 at each turn; the latter then act as if they were rotating around a fictitious axis inclined on that of the pylon 11. In this movement, each of the wings 22 continues to act automatically on the incidence of the blades 5 so as to make them take the angle of suitable attack.
Reverse gear is obtained by tilting the plate 13 in the opposite direction to the previous position, which has the effect of bringing the plane of rotation of the blades -5 into a position symmetrical to the first; the plane of the steering propellers should be rotated at the same time by <B> 1800 </B> 13. Descent, with motors. arrested. Landing. When the engines are stopped, the lift propeller continues to rotate under the acquired speed and the rotational speed gradually decreases. The aircraft begins to descend. During this movement, the wings 22 automatically orient the blades 5 of the lift propeller, the incidence of which becomes negative; a speed movement is established when the torque due to the component.
horizontal health of the reaction of the air on the blades is equal to the torque of the passive resistance of the airfoil and that the vertical component of this same reaction is equal to the weight of the aircraft.
As the beam 12 no longer has to resist the rotating effect due to the reaction of the lift propeller and, on the contrary, the latter to its movement maintained by the resistance of the air acting on the blades 5 suitable- - inclined; it is necessary, in descent, -de- to simultaneously rotate the plane of the guiding helixes 13, so as to reverse the direction of the torque 'which they develop.
<I> - Stabilization. - </I> The balance of the helicopter is facilitated in the sense that the latter, -constituting a gy roscope of very great inertia, is endowed with a very great natural stability.
If "indeed, - the helicopter tends to take under the action of a disturbing cause a rolling movement, this will be transformed, as a result of the gyroscopic properties of the assembly, into a rolling movement. Slower precision which will constitute a pitching movement. To obviate this the pilot will have to operate the cam 33 properly, so as to modify the inclination of the blades 5 of the lift propeller during their rotation. Therefore, if the cam 33 For example, this inclination increases, when the blades 5 describe the forward half-rotation, while it decreases by the rear half-rotation, a moment is created which will tend to cause the device to pitch.
It should also be noted that, if we want to pitch the helicopter, we must exert a torque on it tending to make it take a rolling movement, which is transformed by the gyroscopic reaction into an effective movement of precession in the direction pitch. The transmission systems connecting the control mechanism located in the nacelle on which the pilot acts, to the cam 33 must therefore be established taking these facts into account.
The maneuver causing the inclination of the cam 33 to vary modifies the inclination of the wings in a part of their path determined by the direction and the value of the displacement of said cam.
The maneuver by the maneuver lever, acting simultaneously in traction on the same strands of the cables, modifies the inclination of all the blades 5, this variation being uniform.
The maneuver simultaneously effecting the variation in inclination of the plate 33 and the displacement of the strands of the control cables has the effect of modifying the fictitious axis of rotation of the wings 5.
The same movements could be obtained by effectively inclining the axis of rotation of the blades 5 relative to the vertical axis and by using an articulated plate 33, capable of being eccentric at will.
The frame of the horizontal beam can form a float for landing on the water. The ribs 9 and 10 of the blades can be omitted. The motor system which must determine the rotation of the frame of the propeller can be placed inside the latter; it therefore rotates with the lift propeller, resting on the non-rotating part of the helicopter.
Finally, the propulsion of the latter can be obtained by effectively tilting the axis of the propeller relative to the horizontal beam instead of tilting it only in a fictitious manner.