FR2804082A1 - Aeronef a ailes tournantes - Google Patents

Abstract

Aéronef à ailes toumantes de type dit gyroptère, comportant une nacelle (1) centrale autour de laquelle sont mobiles en rotation deux rotors (2, 3) contrarotatifs coaxiaux (Z) synchronisés, portant chacun au moins deux pales (2AZ, 2B, 3A, 3B), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de modifier le pas de chaque pale soit durant chaque rotation, soit de façon constante pendant une rotation autour de la nacelle (1), selon des commandes de pilotage.

Description

Aéronef a ailes tournantes La présente invention relève du domaine des aéronefs à aile tournante, dont font partie les hélicoptères et les gyronefs en particulier. Elle concerne plus particulièrement un gyroptère à deux voilures contrarotatives placées dans des plans superposés.

On connaît de façon classique, des dispositifs de ce genre, par exemple décrits dans le brevet français n 2584 584 044 ("Aéronef à ailes tournantes de structure simplifiée et légère") déposée le 27 septembre 1985 par l'inventeur de la présente demande, et dans la demande PCT FR86100330 ("Aéronef à ailes tournantes"), déposée le 26 septembre 1986 sous priorité de la demande précédente. Ces deux documents décrivent en détails la structure générale d'un gyroptère. Ils forment l'arrière plan technologique de la présente demande.

On rappelle simplement ici qu'il s'agit d'une machine volante à voilure tournante contrarotative montée sur deux couronnes autour d'une nacelle faisant office d'habitacle. Une telle machine volante est une conception générique qui peut naturellement présenter plusieurs tailles et plusieurs usages.

La présente invention propose un gyroptère permettant une meilleure maîtrise du vol sécurisé.

Le dispositif selon l'invention est donc un aéronef à ailes tournantes de type dit gyroptère, comportant une nacelle centrale autour de laquelle sont mobiles en rotation deux rotors contrarotatifs coaxiaux (Z) synchronisés, portant chacun au moins deux pales, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de modifier le pas des pales au cours d'une rotation autour de la nacelle, selon des commandes d'un pilote.

On comprend que par cette disposition, la maîtrise de l'attitude de la machine est réalisée en agissant sur les commandes complètes et indépendantes. Préférentiellement, les moyens de modifier le pas des pales comprennent un anneau oscillant correspondant à chaque couronne, entraîné en rotation par la dite couronne, solidarisé aux pales de la couronne par des biellettes adaptées à modifier le pas des dites pales, chaque anneau oscillant étant solidarisé à des moyens de déplacement vertical (Z) et de déplacement autour de l'axe transversal (Y) lui permettant de présenter une distance variable vis à vis de la couronne correspondante le long d'une circonférence.

On comprend que la distance verticale variable entre l'anneau oscillant et le point d'attache de la biellette de pale provoque une modification du pas de la pale le long de sa rotation autour de l'aéronef.

Dans un mode de réalisation préféré, cette commande est réalisée par action mécanique sur des anneaux oscillants. Dans une variante avantageuse, la commande est réalisée par commande électrique.

Dans un mode de réalisation préféré, le gyroptère comporte une roue d'entraînement et une roue de frein. Selon un mode plus particulier de réalisation, il comporte également au moins un anneau circonférentiel de protection.

Dans une configuration encore plus particulière, il comporte quatre galets de guidage radial de chaque couronne sur l'anneau de structure correspondant, sensiblement horizontaux.

La description et les dessins qui suivent permettront de mieux comprendre les buts et avantages de l'invention. II est clair que cette description est donnée à titre d'exemple, et n'a pas de caractère limitatif. Dans les dessins # la figure 1 montre un aéronef selon l'invention en vue de côté, # la figure 2 illustre le même appareil en vue de dessus, # la figure 3 illustre le même appareil en vue de face, sans les deux groupes de pales contrarotatives, # a figure 4 montre une vue de dessus d'une couronne, # la figure 5 montre une vue de côté d'une couronne, # la figure 6 montre en perspective les deux couronnes contrarotatives portant les pales, la figure 7 montre en coupe un galet de guidage radial d'une couronne sur l'anneau correspondant, # la figure 8 montre en perspective la structure de la nacelle et des barres de supports des sièges passager, # la figure 9 est une vue en coupe du dispositif d'entraînement des couronnes au niveau de la traverse avant , # la figure 10 illustre en vue de face une traverse de nacelle ainsi que les galets de roulement des couronnes et le point d'attache d'un bras de commande des anneaux oscillants, # la figure 11 illustre en vue de coté les tringles de commandes de position d'un bras de commande et le point d'attache d'un bras de commande des anneaux oscillants, # la figure 12 illustre en perspective la mécanique de commande des bras de commandes par le guidon et les pédales, ainsi que le détail des roues de commande des anneaux oscillants, # les figures 13A à 13E montrent la disposition des anneaux oscillants 31 , 32 par rapport aux couronnes 2, 3 selon les différentes commandes de vol, # la figure 14 illustre de façon schématique le principe de commande de pas des pales par les anneaux oscillants.

# la figure 15 représente un choix de guidage des étriers dans leur déplacement vertical, et par conséquence celui des anneaux, avec pour exemple celui d'une commande par câbles(82 ; 86) # les figures 16A et 16B présente un exemple du pilotage des câbles (82 ; 86) et la figure 16C un exemple de commandes regroupées et synchronisées de ces mêmes câbles.

L'invention se situe dans le cadre générale des gyroptères tels que décrits dans les documents précédemment cités, auquel on fera référence pour les détails de réalisation non décrits ici.

On définit pour la suite de la description les directions selon leur sens naturel pour les pilotes de l'aéronef, c'est à dire un plan principal de l'aéronef défini par le plan de rotation de chaque pale, une direction avant comme étant celle dans laquelle regardent les pilotes (axe longitudinal X dans le plan principal) et qui est la direction d'avancement normal de l'aéronef, une direction latérale (axe Y) perpendiculaire à l'axe X dans le plan principal et une direction verticale (axe Z) perpendiculaire au plan principal de l'aéronef.

L'appareil est un aéronef à ailes tournantes de structure légère comportant tout d'abord une nacelle 1 définissant la position du ou des utilisateurs en partie centrale.

Autour de cette nacelle 1 (le mode de solidarisation sera décrit plus loin), l'aéronef comporte deux couronnes contrarotatives 2, 3, identiques, supportant chacune au moins deux pâles 2A, 2B, 3A, 3B disposées en position diamétralement opposée (formant les rotors contrarotatifs de l'appareil) avec un dispositif de commande de la variation du cyclique de pas (décrit plus loin), les couronnes contrarotatives respectivement supérieure 2 et inférieure 3 assurent l'entraînement en rotation et maintiennent le calage des pâles 2A, 2B, 3A, 3B du rotor. Les pales 2A, 2B, 3A, 3B de chaque rotor sont fixées sur des moyeux 16 à la périphérie de chaque couronne 2, 3. Les deux couronnes contrarotatives 2, 3 sont naturellement mobiles en rotation autour du même axe vertical Z formant l'axe vertical de l'aéronef.

Dans l'application indicative de type biplace illustrée sur les figures et décrite ici, les rotors ont un diamètre de 5m55 mètres, soit une longueur de pale de 1m805, pour une largeur moyenne de pale de 20 cm. Toujours dans cet exemple non limitatif, l'espace vertical entre les deux rotors contrarotatifs est de l'ordre de 45 cm.

Cette nacelle 1 comporte en outre des moyens d'appui au sol, sous forme par exemple d'un train d'atterrissage à deux patins 4, 4' de type classique.

Le train' d'atterrissage 4, 4' est à structure classique pouvant être munie de deux flotteurs partiellement escamotables, en matière souple pliés pouvant être mis en oeuvre en vol par gonflage en vue d'un amerrissage sur un plan d'eau par exemple. On comprend que par construction le centre de gravité de l'appareil est situé entre les deux couronnes contrarotatives 2, 3. L'appareil étant au repos au sol, la hauteur de la couronne inférieure 3 est de 90 cm au dessus du sol (définie par la taille des patins) à titre indicatif.

L'entraînement des deux couronnes contrarotatives 2, 3 est assuré par une roue tangentielle 5 au plan intrados pour la couronne supérieure 2 et extrados pour la couronne inférieure 3. La roue tangentielle 5 présente une jante conique et une bande de roulement en élastomère. Elle entraîne en opposition supérieure et inférieure sur des plans traités ou rainurés correspondant sur les deux couronnes contrarotatives 2, 3 et assure ainsi la rotation contrarotative des couronnes sans possibilité de glissement.

La roue tangentielle 5 d'entraînement est placée ici pour exemple en partie avant de l'appareil (c'est à dire devant les pilotes). Cette roue d'entraînement 5 motrice est entraînée par un arbre de transmission 6 relié à un moteur 7 fixé sous la nacelle 1 selon l'axe longitudinal de l'aéronef. Plus précisément, le moteur 7 entraîne, par l'intermédiaire d'un arbre court, d'un pignon et d'une courroie crantée, une couronne dentée 8 solidaire de la roue tangentielle motrice 5.

Le moteur 7, l'arbre de transmission 6 et la roue tangentielle 5 sont de type classique dans ce domaine. Le moteur 7 est par exemple, mais de façon non limitative, un moteur à piston, de 100 CV de puissance, associé à un réducteur de rapport 1I2, et entraînant un embrayage centrifuge. Le régime de rotation des rotors contrarotatifs est dans ce cas de l'ordre de 450 tours par minute.

Dans le présent exemple, trois réservoirs 9 sont disposés sur les bords de la nacelle 1 (voir figure 3) avec par exemple des contenances respectives de 40 litres (réservoir axial) et 20 litres (réservoirs latéraux). Ils sont disposés de façon à maintenir un équilibrage latéral de l'aéronef.

La transmission est une cinématique à réduction, par courroie crantée ou tout autre système pour assurer le transport de l'énergie moteur à la roue tangentielle 5 motrice. La roue tangentielle 5 est montée sur un axe hélicoïdal, ce qui permet, par son déplacement longitudinal sur cet axe, l'embrayage à la mise en rotation de la transmission et son débrayage à l'arrêt de cette dernière.

Dans une variante de réalisation, une roue tangentielle libre 5A (figure 1)montée en opposition et munie avantageusement d'une hélice à pas variable carénée permet par le pilotage de l'incidence de ces pales un additif de poussée. Dans ce cas, un frein monté sur la roue tangentielle libre permet l'immobilisation des pales en quelques secondes si besoin est. Cette roue maintient les couronnes synchronisées lors du débrayage de la roue tangentielle 5. Dans le mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple non limitatif, la nacelle 1 (figure 8) est constituée de deux anneaux structurels respectivement supérieur 10 et inférieur 11 , réalisés en matériaux indéformable et dont les flancs, extérieurs 10A, 11 A, sont situés directement en face des couronnes 2, 3.

Dans le but de guider la couronne 2, 3 correspondante de façon librement mobile en rotation (autour de l'axe vertical Z), chaque anneaux 10 (respectivement 11 ) supporte six paires de galets 17A, 17B de guidage radiai, (respectivement 18A, 18B) disposés à intervalles de 60 , adaptés à tourner autour d'axes radiaux concourants sur l'axe vertical Z de l'aéronef, et qui viennent rouler sur les faces supérieure et inférieure des couronnes 2, 3.

Chaque galet de guidage radial 17A, 17B, 18A, 18B est solidarisé à un anneau structure 10, 11 par une fixation coudée 19, soudée ou vissée sur l'anneau. La figure 7 montre le détail du dispositif de guidage radial de la couronne autour de l'anneau. Chaque couronne comporte sur sa face supérieure un raidisseur vertical 20.

Ces anneaux structurels 10, 11 sont reliés par une série de traverses 12 disposées régulièrement à angles de 60 au droit des supports 19 de galets 17, 18, et par un support de transmission 13 de la roue tangentielle 5. L'anneau inférieur 11 est solidarisé par soudure à deux longerons parallèles 14, 14', qui servent de structure de support notamment à un siège 15, ainsi qu'au groupe moteur 7, à divers éléments de transmission, à des équipements cabine et aux fixations du train d'atterrissage 4, 4', L'anneau supérieur 10 supporte une verrière "bulle " 21 , amovible (voir figure 1) pour permettre l'entrée et la sortie des pilotes. L'anneau supérieur 10 porte également des éléments de fixation d'un arceau 22 de sécurité, le châssis du cockpit, et divers équipements non détaillés ici.

La bulle 21 du cockpit entièrement transparent (partie haute) est en deux parties se fermant sur l'arceau de sécurité 22. L'arceau de sécurité 22, indéformable, sur lequel est fixé un parachute pyrotechnique à déclenchement automatique et une prise badin, est solidement fixé à la structure de la machine, par des moyens connus et non détaillés ici.

Le support de transmission 13 fixé sur les deux anneaux structurels 10, 11 dans l'axe de vol X de l'appareil (devant les pilotes), porte à sa partie inférieure un bâti support de transmission moteur (figure 3), ainsi qu'un support 23A de galets 24A de contrainte adaptés à reprendre l'effort de déformation due à la poussée de la roue tangentielle 5 sur la couronne inférieure 3 (figure 9).

La partie centrale de ce support de transmission 13 comporte un alésage 25 pour le passage de l'axe de la roue tangentielle 5.

La partie supérieure de ce support de transmission 13 comporte un logement d'un 'axe de guidon 35 de conduite, ainsi qu'un support 23B de galets 24B de contrainte adaptés à reprendre l'effort de déformation due à la poussée de la roue tangentielle 5 sur la couronne supérieure 2.

Les deux couronnes contrarotatives 2, 3 sont réalisées préférentiellement par souci de légèreté et de solidité en alliage d'aluminium ou de titane ou en composites. Elles sont symétriques l'une de l'autre et composées chacune de deux flasques, un premier flasque 26 plan, portant le raidisseur 20 de bordure, un second flasque 27, comportant une piste d'entraînement inclinée 28 et un second raidisseur de bordure 29. Ces deux flasques 26, 27 espacés composent une sorte de caisson ouvert, dans lequel on peut loger divers équipements.

Les deux flasques 26, 27 d'une même couronne (par exemple couronne supérieure 2) sont reliés entre eux par .quatre brides de fixation (non représentée sur les figures), deux sur la partie droite de l'aéronef et deux sur la partie gauche de façon symétrique, .des étriers (également non représentés) formant support des pales 2A, 2B opposées portées par la couronne 2, .quatre galets 30 (figure 2) de guidage axial de la couronne 2 sur l'anneau correspondant 10 .quatre plaques verticales de liaison mécanique extérieure et quatre plaques verticales de liaison mécanique intérieure entre les deux flasques formant les couronnes, .six plaques d'entraînement de deux anneaux oscillants 31, 32 de commande de pas.

La nacelle 1 peut comporter également un anneau de protection 33 en matière souple disposé en dessous et juste au delà de la limite de passage des bouts de pales 2A, 2B, 3A, 3B.

Cette anneau de protection 33 est solidarisé à la nacelle au niveau de l'anneau 3 inférieur par six mats triangulés 34. Un carénage plus sophistique est éventuellement envisageable, selon les demandes. Par exemple, un dispositif dit "hula hop", fixé au bout des pales et mobile en rotation avec elles, est envisageable. II est par exemple envisageable d'utiliser un ruban souple, solidarisé par exemple aux bouts des pales basses, mis en rotation conjointement avec les pales, et qui prend ainsi une forme d'anneau de protection.

Ainsi protégées, les pales 2A, 2B, 3A, 3B n'offrent plus de danger en rotation au sol.

On note par ailleurs que dans ce cas les flux tourbillonnaires de bout de paie se trouvent mieux canalisés, ce qui diminue le bruit, la traînée et réduit le phénomène de floating en approche. Le dispositif de commande de vol (roulis, lacet, tangage, cyclique) utilise une variation du pas (c'est à dire angle d'attaque de la pale dans l'air, qui détermine sa portance) de chaque pale soit durant chaque tour, soit de façon constante pendant le tour.

Cette variation de pas est réalisée par l'utilisation des anneaux oscillants 31, 32 concentriques avec les couronnes 2, 3 qui sont reliés par des biellettes 52A, 52B, 53A, 53B au moyeu 54A, 54B, 55A, 55B de chaque pale 2A, 2B, 3A, 3B (figure 6), et dont la position angulaire par rapport au plan des couronnes 2, 3 est déterminée par un jeu de tringlerie (dont le détail est donné plus loin) relié au guidon 35 et à des pédales de tangage 51 (palonnier). D'autres dispositifs9 sont envisageable, par exemple avec des commandes par câbles de type CBA ou autre.

Chaque anneau oscillant 31, 32 est entraîné en rotation par la couronne 2, 3 correspondante par l'intermédiaire de six tiges coulissantes (figure 4) reliant les couronnes à leur anneau respectif. Plus précisément, les six plaques d'entraînement de chaque anneau sur la couronne correspondante portent chacune un alésage pour le passage d'une tige de guidage et d'entraînement de l'anneau oscillant. Sur l'axe matérialisé par cet alésage vient coulisser une tige reliée à l'anneau oscillant.

Chaque anneau oscillant 31, 32 modifie à l'aide des biellettes 52A, 52B, 53A, 53B (une pour chaque pale 2A, 2B, 3A, 3B respectivement) l'incidence des pales de la couronne 2, 3 qui lui correspond. Le principe de ce mouvement est illustré par la figure 14.

On comprend sur le principe que l'augmentation du pas d'une pale 2A, 2B, 3A, 3B provoque une augmentation de portance locale, alors que la diminution de ce pas provoque une diminution de portance.

Par exemple, l'augmentation générale du pas pendant toute la rotation des pales 2A, 2B, 3A, 3B augmentera la portance totale, avec une force résultante vers le haut, provoquant une accélération de l'aéronef vers le haut, et si il est initialement posé sur le sol, son décollage. Plus généralement, par le jeu relatif des portances des pales 2A, 2B, 3A, 3B de chaque couronne 2, 3 on peut ainsi commander des mouvements de l'aéronef en translation selon toutes les directions X, Y, Z et en rotation autour de tous les axes de vol.

C'est donc la position des anneaux oscillants 31, 32 par rapport aux couronnes 2, 3 qui détermine toutes les commandes d'incidence des pales 2A, 2B, 3A, 3B.

Ces anneaux oscillants 31, 32 restent parallèles entre eux pour les commandes de pas général (montée et descente) et pour les commandes de tangage, de roulis, et de lacet.

Pour le cyclique de pas c'est la variation angulaire des anneaux oscillants 31 , 32 entre eux qui assure cette fonction (les anneaux oscillants 31 ;32 ne sont alors plus parallèles dans l'axe X de vol), et il se produit une variation des incidences des pales en rotation pour compenser les effets différentiels du vent relatif entre la pale avançante dans le vent qui se ferme et diminue son incidence et la pale reculante qui s'ouvre et augmente son incidence.

Divers dispositifs de commande de ces anneaux oscillants 31, 32 sont alors envisageables. Une commande par manche à balai de type classique et palonnier est envisageable.

Dans le présent exemple décrit à titre non limitatif, un dispositif de commande des anneaux oscillants 31, 32 par guidon d'une part, et palonnier d'autre part est prévu. Une tringlerie adaptée transmet les commandes du pilote aux anneaux oscillants 31 , 32.

Plus précisément, dans cette mise en oeuvre, les commandes dont dispose le pilote comprennent, d'une part, un guidon 35 mobile selon deux axes (commandes de roulis, lacet et collectif), et, d'autre part, un palonnier 51 (commande de tangage) comportant deux pédales de type classique.

En faisant maintenant référence à la figure 12, on voit que le guidon 35 comprend deux poignées 44, 44' reliées par des tubes coudés (non référencés) à un tube droit 42. La poignée 44' située à droite est mobile en rotation de façon analogue aux poignées de moto, et sert de commande de régime du moteur, et donc de vitesse de rotation des rotors contrarotatifs 2, 3.

Le tube droit 42 est solidarisé à un boîtier 43 dans lequel il est librement mobile en rotation selon un axe transversal (sensiblement parallèle à l'axe latéral Y de l'aéronef) pour procurer au pilote une commande de collectif (montée et descente).

Ce boîtier 43 est fixé sur la structure principale de la nacelle 1 (les deux anneaux structurels 10, 11 reliées par les traverses 12, 13) au niveau de la traverse avant 13. II est mobile en rotation autour d'un axe 45 sensiblement parallèle à l'axe longitudinal X de l'aéronef, pour procurer au pilote une commande de roulis (virage à droite ou à gauche).

Le tube droit 42, généralement parallèle à l'axe latéral Y, est articulé en rotation à ses extrémités à deux barres verticales de transmission 41, elles mêmes articulées chacune à l'extrémité d'une barre en "S" 40. Chaque barre en "S" 40 est solidarisée à la structure de la nacelle 1 par l'intermédiaire d'un ergot 48 fixé mobile en rotation autour de l'axe latéral Y à la dite nacelle (au niveau du centre de la traverse latérale 12 ou sur un carénage fixé sur les anneaux structurels 10, 11 ) On comprend que de cette manière (voir figure 12), le segment transversal bas 50 de chaque barre en "S" 40 est adapté à réaliser un mouvement de rotation (confondu avec un mouvement de translation pour de petits angles de rotation) autour du dit axe latéral Y selon les mouvements que le pilote communique au guidon 35. II est clair que les deux barres 40 peuvent être mues en déplacement vertical simultané (guidon poussé ou tiré) ou opposé (guidon tourné d'un côté ou de l'autre).

De chaque côté de la nacelle 1, un bras de commande 36 des anneaux oscillants 31, 32 est disposé selon une direction sensiblement longitudinale X (voir figures 2 et 12), et entraîné en mouvement vertical (axe Z) par le segment bas 50 d'une barre en "S" 40, auquel il est solidarisé par un évidemment long 59 En ce qui concerne la commande de tangage (qui détermine l'avance et le recul de l'aéronef), elle est réalisée par appui sur les pédales 51 (figures 11 et 12). L'appui sur ces pédales 51 est transformé par une tringlerie simple 58 en mouvement de pivotement des bras de commande 36 (déplacement autour de l'axe transversal Y).

On a donc créé un dispositif permettant de transformer les commandes sur le guidon 35 et les pédales 51 en pivotements transversaux (axe X) ou verticaux (axe Z) des bras de commande 36. Ces déplacements peuvent être identiques ou opposés pour les deux bras de commande 36 Toujours dans cette mise en oeuvre de commande, décrite à titre non limitatif, quatre ensembles 56 de commande de pas, disposés aux bouts des bras de commande 36, déterminent la position angulaire transversale et la position verticale des anneaux oscillants 31, 32 par rapport aux couronnes 2, 3 selon les commandes reçues du pilote, aussi bien par le guidon 35 que par pédales 51. Ces ensembles 56 servent également à déterminer l'espacement vertical entre les deux anneaux oscillants 31, 32 dans le cas de la commande de lacet (rotation de l'aéronef autour de l'axe vertical Z) Chaque ensemble 56 de commande de pas (figure 12 comporte un bras d'articulation 57 sensiblement horizontal auquel sont reliées deux genouillères portant chacune une bille et par leur intermédiaire deux étriers 46, 47 sensiblement verticaux portant chacun deux billes ou autre système de roulement (permettant le roulement d'un anneau oscillant 31 , 32), Une roue 37 (montée au bout du bras de commande 36) solidaire du bras d'articulation 57 pilotée par un câble 38, 39 modifie l'entraxe des deux anneaux oscillants 31, 32 pour la commande de lacet et la commande de pas cyclique (correspondant à une commande de compensation en translation). Chaque dit câble en boucle 38, 39 passe sur des roulettes horizontales de positionnement (non représentées) et est entraîné par l'extrémité basse 50 d'une barre en "S" 40 (reliée au guidon et aux pédales). En particulier, l'inclinaison du guidon permet la commande de lacet.

En fonctionnement, les actions de pilotage de l'aéronef sont réalisées de la façon suivante pour les cinq commandes majeures. Collectif : Cette commande, qui correspond à la montée ou la descente-de l'appareil, que ce soit de manière statique, ou au cours d'un déplacement, est réalisée par augmentation ou diminution de portance égale des deux rotors (pour une raison de symétrie).

Un déplacement vertical simultané des deux bras de commandes 36 est commandé, par action sur le guidon 35, et provoque un déplacement vertical (axe Z) parallèle des deux anneaux oscillants 31, 32 parallèlement aux couronnes 2, 3 (figure 13A).

Tangage : Cette commande, qui correspond à l'avancement ou au recul de l'appareil par inclinaison vers l'avant ou l'arrière (rotation autour de l'axe latéral Y), est réalisée par variation de portance entre l'avant et l'arrière de l'appareil. On provoque une portance plus élevée de la pale située à l'arrière que de celle située à l'avant, par exemple, en augmentant le pas de la pale située à l'arrière, et en réduisant le pas de celle située à l'avant.

Un pivotement simultané des deux bras de commandes 36 est commandé, par action sur les pédales 51, et provoque un pivotement identique autour de l'axe transversal (axe Y) des deux anneaux oscillants 31, 32 (figure13B).

Roulis : Cette commande correspond à un déplacement d'un côté ou de l'autre de l'appareil par rapport à son axe d'avancement. Elle est réalisée de façon analogue à la commande de tangage, mais en augmentant ou diminuant la portance des pales d'un côté relativement à l'autre .

Un mouvement vertical vers le haut est provoqué pour un des deux bras de commande 36 (du côté pour lequel la portance va augmenter), tandis qu'un mouvement simultané vertical vers le bas de l'autre bras de commande<B>36</B> (du côté ou la portance diminue, et vers lequel l'appareil va tourner) est commandé, par action de rotation du guidon 35 autour de l'axe longitudinal X, et provoque un pivotement identique autour de l'axe longitudinal (axe X) des deux anneaux oscillants 31 , 32 (figure 13C) Lacet : Cette commande permet une rotation de l'appareil autour de son axe vertical. Elle est obtenue en rendant asymétriques les portances et les traînées des deux rotors, l'un des rotors ayant alors une traînée inférieure à l'autre rotor, les deux moments de rotation autour de l'axe vertical ne s'annulant donc plus dans ce cas.

Un déplacement vertical opposé des deux bras de commandes 36 est commandé, par action sur le câble 38, 39 et provoque un déplacement vertical opposé (axe Z) des deux anneaux oscillants 31 , 32 (figure 13D).

Compensation (cyclique de pas) : La compensation est une commande permettant le vol stabilisé en translation de l'aéronef. Elle est obtenues par écartement des anneaux oscillants 31 , 32 d'un côté de l'appareil (par action sur le câble 38, 39) et rapprochement des anneaux oscillants 31, 32 de l'autre côté de l'appareil (par action sur l'autre câble 38, 39), ce qui induit une perte de parallélisme de ceux-ci (figure 13E) En vol stabilisé en translation aéronef incliné , la portance est compensée par l'opposition des deux couronnes. La déportance d'une pâle sur une couronne est compensée par l'augmentation de portance sur l'autre pale(en regard à 90' de l'axe X) de l'autre couronne. II est clair que ces différentes attitudes peuvent être combinées, pour un pilotage naturel de l'aéronef. La transmission de toutes les commandes par les anneaux oscillants 31, 32 assure une très grande progressivité des commandes, et évite tous les à-coups.

En variante, le contrôle du pas des pales est réalisé par un système électronique commandant directement des moteurs électriques intégrés dans les couronnes 2, 3. Le mode de réalisation de la nacelle et des éléments mécaniques est connu de l'homme du métier, et peut par exemple mais de façon non limitative inclure les structures tubulaires, monoblocs, soudées etc., dans des matériaux tels que titane, aluminium. Des structures composites sont également réalisables, avec des variations de mise en ceuvre connues de l'homme du métier.

On comprend par ailleurs que les commandes peuvent être soit réalisées par un pilote, soit par tout autre système tel que radiocommande, commande à distance par utilisation de système GPS et vidéo etc.

Pour une autre amélioration de la sécurisation du vol du GYROPTER en se basant sur le Brevet n 99 -12 778 et le concept de la position des anneaux pour la commande de l'angle des pales est présenté, ici, une série de variantes pour les commandes de vol, Plus précisément dans cette mise en oeuvre, figure 15, la commande par câble utilise les coulissants ( 80w 80x 80y 80z ) non représentés précédemment et utiles au maintient des mains à billes de guidage des anneaux oscillants, placés sensiblement en diagonal, et de manière symétrique les coulissants sont guidés par leurs traverses respectives (81w 81x 81y 81z), Le déplacement vertical est assuré par des câbles (82w 82x 82y 82z) dont l'extrémité de la gaine( 83w 83x 83y 83z) est fixée à la structure avec un système de levier non représenté en renvoie pour une commande plus précise, Les coulissants portent les axes (84w 84x 84y 84z) liés à chaque groupe de mains à billes, le déplacement selon l'axe ( z ) de ces coulissants assurent, les commandes de pas général, tangage et roulis, Les axes( 84w 84x 84y 84z) portent chacun un bras de levier (85) sur lequel deux biellettes (88) sont fixées de manière symétrique par rapport â cet axe, ces biellettes assurent le déplacement vertical symétrique des mains à billes, par la rotation du bras de levier au moyen d'un câble (86) dont l'extrémité ( 87w 87x 87y 87z) est fixée sur son coulissant, Les autres extrémités des gaines des quatre câbles (82w 82x 82y 82z) sont fixées, figure 16 a, sur la structure en diagonale et en regard d'une pièce en croix( 100 ) mobile verticalement pour la commande de pas général et dans toutes les directions en synchronisation pour les commandes de tangage, de roulis ou mixte.(tangage et roulis), grâce à un manche(91) dont l'extrémité de base(92) est positionnée sur la structure et dont l'autre extrémité est la poignée de commande , Les autres extrémités des gaines des quatre câbles (86) sont fixées, figure 16 b, sur la structure en diagonale et en regard d'une pièce en croix(103) mobile verticalement pour la commande de lacet et dans toutes les directions en synchronisation pour la commande du cyclique de compensation du vent relatif, Le manche (101) de cette commande possède une poignée(102) permettant au pilote de décider d'une nouvelle direction à prendre, cette poignée(102) permet la rotation du manche qui possède en sa base un engrenage à vis, permettant de tirer où pousser les quatre câbles d'un même déplacement. (pincement et écartement homogène des anneaux pour la commande de lacet).

L'inclinaison du manche(101) dont l'autre extrémité est fixée à la structure assure le pincement des anneaux pour la commande du cyclique fonction du sens du vent relatif sur la machine, Dans une variante plus élaborée , figure 16 c, ce deuxième manche(101) est situé à l'intérieur du manche(91) avec un renvoie à sa base par un cardan (104) permettant la commande dans toutes les directions du cyclique, c'est alors l'inclinaison de la poignée (102) par rapport au manche (101) qui assure, par l'action d'un câble situé en son centre, le déplacement de la croix (103), et assure du même coup le pincement des anneaux par rapport au vent relatif, L'intérêt de cette variante réside dans le fait que 'le pilote n'utilise qu'une pédale et une main, cette liberté lui permet d'assurer plus facilement les missions que doit permettre l'utilisation de la machine en toute sécurité sans devoir recourir à un passager, Plus précisément dans cette mise en oeuvre et plus de sécurité pour l'affranchissement des variations parasites de pas dues au battement possible des pales dans les tolérances retenues la liaison par biellette 52A/52B peut être utilement remplacée par une liaison par câble avec fixation des extrémités des gaines de câble, d'une part sur la couronne et d'autre part sur le manchon au moyen d'un renvoie de manchon de pale par rapport au pied de pale pour plus de précision dans la commande,( non représenté ici), Plus précisément dans une autre mise en oeuvre, entre les pieds de pale et les manchons de pied de pale, un moteur de position permet le réglage cyclique de l'angle de pales, ce moteur est commandé par une électronique, elle-même commandée par un signal dont la fonction est la représentation des anneaux mathématiquement dans l'espace aux différentes allures de vol, cette fonction mathématique a pour entrée le positionnement synchronisé des quatre câbles (82) guidant les pas général, tangage et roulis et celui des quatre câbles (86) guidant l'écartement des anneaux parallèlement (lacet), et par pincement (cyclique pour la compensation due au vent relatif).

La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails des formes de réalisation ci-dessus considérés à titre d'exemple, mais s'étend au contraire aux modifications à la portée de l'homme de l'art.

Claims (3)

<B>REVENDICATIONS</B>

1. Aéronef à ailes tournantes de type dit gyroptère, comportant une nacelle (1) centrale autour de laquelle sont mobiles en rotation deux rotors (2, 3) contrarotatifs coaxiaux (Z) synchronisés; portant chacun au moins deux pales (2A, 2B, 3A, 3B) , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de modifier le pas de chaque pale, soit durant chaque rotation, soit de façon constante pendant une rotation autour de la nacelle (1), selon des commandes de pilotage.

2. Aéronef selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de modifier le pas des pâles (2A, 2B, 3A, 3B ) comprennent un anneau oscillant (31, 32) correspondant à chaque couronne (2, 3) concentrique à la dite couronne, entraîné en rotation par la couronne, solidarisé aux pales de la couronne par des biellettes (52A, 52B, 53A, 53B ) adaptées à modifier le pas des dites pales, chaque anneau oscillant (31, 32) étant solidarisé à des moyens de déplacement vertical (Z) et de déplacement autour de l'axe transversal (Y) lui permettant de présenter une distance choisie vis à vis de la couronne (2, 3) correspondante le long d'une circonférence.

3. Aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déplacement vertical (Z) des anneaux oscillants (31, 32) comprennent, de chaque côté de la nacelle (1), un bras de commande (36) des anneaux oscillants (31, 32) disposé selon une direction sensiblement longitudinale (X), solidaire d'un moyen (40) d'entraînement vertical (axe Z) en son point central (59) placé sensiblement selon l'axe transversal de l'aéronef, chaque bras de commande (36) supportant en chacune de ses deux extrémités un ensemble (56) de commande de pas comprenant un moyen (57, 46, 47) de modifier l'espacement vertical entre les deux anneaux oscillants (31, 32) et à permettre leur libre roulement durant leur rotation. <B>4.</B> Aéronef selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de). déplacement autour de l'axe transversal (Y) des anneaux oscillants (31, 32) comprennent des moyens (51, 58, 50) d'entraînement en rotation de chaque bras de commande (36) autour d'un axe transversal (Y). 5. Aéronef selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en rotation de chaque bras de commande (36) comprend une pédale (51 ) solidaire d'une tringle (58) solidarisée au dit bras de commande (36) 6. Aéronef selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un guidon (35) mobile selon deux axes, dont chaque poignée est reliée à une barre (40) entraînant un bras de commande (36) en mouvement vertical (Z), les deux barres (40) pouvant être mues en déplacement vertical simultané (guidon poussé ou tiré) ou opposé (guidon tourné d'un côté ou de l'autre). 7. Aéronef selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que chaque ensemble (56) de commande de pas comporte un bras d'articulation (57) sensiblement horizontal auquel sont reliées deux genouillères portant chacune une bille et par leur intermédiaire deux étriers (46, 47) sensiblement verticaux portant chacun un système de roulement permettant le roulement d'un anneau oscillant (31 , 32) <B>8.</B> Aéronef selon la revendication 7, caractérisé en ce que une roue (37) est montée à chaque bout de chaque bras de commande (36), de façon solidaire du bras d'articulation (57), et est mue en rotation par un câble (38, 39) modifiant ainsi l'entraxe des deux anneaux oscillants (31 , 32). <B>9.</B> Aéronef selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé, ; en ce que il comporte une roue tangentielle d'entraînement (5) des couronnes (2, 3), reliée à un moyeu moteur (7), et adaptée à entraîner les couronnes (2, 3)en mouvement synchronisé et de sens opposé. 10. Aéronef selon la revendication 9, caractérisé en ce que il comporte une roue libre de frein (16) des couronnes (2, 3), placée sensiblement de façon diamétralement opposée à la roue tangentielle d'entraînement (5). 11 . Aéronef selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que la roue tangentielle (5) d'entraînement est de forme sensiblement tronconique, et est montée sur un axe hélicoïdal, permettant, par son déplacement longitudinal sur cet axe, l'embrayage à la mise en rotation de la transmission et son débrayage à l'arrêt de cette dernière. <B>12.</B> Aéronef selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce qu'il comporte également au moins un anneau circonférentiel de protection dont le diamètre est supérieur à celui des pales (2A, 2B, 3A, 3B). <B>13.</B> Aéronef selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'anneau circonférentiel de protection est un ruban souple, solidarisé aux bouts d'un couple de pales (3A, 3B), et mû en rotation conjointement avec les pales. <B>14.</B> Aéronef selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la nacelle (1) est constituée de deux anneaux structurels respectivement supérieur (10) et inférieur (11 ), reliés par une série de traverses (12) et réalisés en matériaux indéformable et dont les flancs extérieurs (10A,11 A), sont situés directement en face des couronnes (2, 3), chaque anneau structurel (10, 11) supportant plusieurs paires de galets (17A, 17B) de guidage radial, disposés à intervalles angulaires réguliers, et adaptés à tourner autour d'axes radiaux concourant sur l'axe vertical (Z) de l'aéronef, et venant rouler sur les faces supérieure et inférieure des couronnes (2, 3). 15. Aéronef selon la revendication 1 4, caractérisé en ce que les deux couronnes contrarotatives (2, 3) sont symétriques l'une de l'autre et composées chacune de deux flasques formant un caisson ouvert, un premier flasque (26)plan portant un raidisseur (20) de bordure, un second flasque (27) comportant une piste d'entraînement inclinée (28) de la roue tangentielle (5) et un second raidisseur de bordure (29). 16. Aéronef selon la revendication 15, caractérisé en ce que les deux flasques (26, 27) d'une même couronne (2, respectivement 3) sont reliés entre eux par # une pluralité de brides de fixation, # des étriers formant support des pales (2A, 2B, respectivement 3A, 3B) opposées portées par la couronne (2, respectivement 3), # une pluralité de galets (30), sensiblement horizontaux, de guidage axial de la couronne (2, respectivement 3) sur l'anneau correspondant (1 0, respectivement 11 ), notamment par la disposition des galets à 45 de la position des pales # une pluralité de plaques de liaison mécanique extérieure et de plaques de liaison mécanique intérieure entre les deux flasques formant les couronnes, une pluralité de plaques d'entraînement d'un anneau oscillant (31 respectivement 32) de commande de pas. <B>17</B> Aéronef selon la revendication (1) caractérisé en ce que les moyens de modification du pas des pales comprennent un anneau oscillant (31,32) correspondant à chaque couronnes (2,3) concentrique à la dite couronne, entraîné en rotation par la couronne, solidarisé aux pales de la couronne par des câbles (82w 82x 82y 82z), leur gaine respective fixée d'une part par un renvoi sur le manchon des pied de pale et d'autre part sur la couronne adapté à modifier. le pas des dites pales, chaque anneau oscillant (31,32) étant solidarisé à des moyens de déplacement vertical (z) lui permettant de présenter une distance choisie vis à vis de la couronne (2,3) correspondante le long d'une circonférence, <B>18</B> Aéronef selon la revendication 17 caractérisé en ce que les moyens de déplacement vertical (z) des anneaux oscillants (31,32) (figure 15)comprennent des anneaux oscillants (31,32) disposés selon une direction longitudinale (x) solidaire d'un moyen (80) d'entraînement vertical (axe z) en son point central (84) placé sensiblement selon l'axe transversale de l'aéronef, chaque câble de commande (82) entraîne son coulissant ( 80) supportant un axe (84) possédant en son extrémité un bras ( 85) actionnant un jeu de biellettes(88) écartant et resserrant de façon symétrique un jeu de mains à bille de positionnement des anneaux oscillants (31,32) et à permettre leur libre roulement durant leur rotation, ces mains à bille par rapport à un axe (z) sont réglables en écartement par rapport à un câble (86) pour les commandes de lacet et de cyclique de compensation dû au vent relatif , ces mains à bille sont liées â des pièces coulissantes ( 80 ) verticalement le long de traverse( 81) partie de la structure, les coulissantes sont commandés dans leur déplacement vertical par des câbles(82) assurant les commandes de pas général et de tangage et de roulis, <B>19</B> Aéronef selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens de commandes des câbles sont soit en liaison directe avec des servomoteurs télécommandés (drome ou pilotage automatique ) soit par des commandes mécaniques du type à manche à balai tenant en leur base une croix, le tout permettant de tirer et pousser sur des câbles dont la gaine est reliée à la structure, <B>20</B> Aéronef selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de commande des câbles côté pilote soient réunis un seul manche, muni d'un poignée mobile et une seule pédale, libérant ainsi le pilote pour exercer les missions définies pour les machines concernées sans avoir la nécessité de recourir à un passager supplémentaire, également tout dispositif remplissant les mêmes fonctions visant à faciliter la conduite de la machine que ce soit pour en faciliter l'apprentissage, en ne désorientant pas les pilotes actuels d'engin volant, ou les manipulateurs à distance sur console (pour plus de sécurité du vol), ou que se soit pour améliorer la sécurité des passagers et pilote organisent la géométrie des commandes sans se limiter au seul exemple ici représenté.