FR3085355A1

FR3085355A1 - Helice contra-reversibles

Info

Publication number: FR3085355A1
Application number: FR1870982A
Authority: FR
Inventors: Jacques Bernard
Original assignee: Loraero Consulting
Current assignee: Loraero Consulting
Priority date: 2018-09-02
Filing date: 2018-09-02
Publication date: 2020-03-06

Abstract

L'invention concerne un dispositif utilisant deux hélices coaxiales et contrarotatives, orientées en sens opposé et contrôlées indépendamment l'une de l'autre. Les hélices peuvent être carénées ou non. Les effets de chaque hélice suivant leurs différents modes de pilotage sont combinés de manière adéquate pour maximiser l'efficacité propulsive globale du dispositif. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux aéronefs à propulsion distribuée, et/ou au contrôle 6 axes d'aéronefs en vol stationnaire ou à faible vitesse.

Description

Titre de l’invention : Hélice contra-réversibles [0001] La présente invention concerne un dispositif pour produire une poussée aérodynamique vers l’avant ou vers l’arrière, d’intensités identiques ou proches, pour des aéronefs.

[0002] Les systèmes propulsifs actuels, que ce soit les moteurs à hélice ou à réaction, sont optimisés pour produire une poussée seulement vers l’avant.

[0003] Certains de ces systèmes, quoique optimisés pour produire une poussée vers l’avant en mode Normal, peuvent également produire une poussée vers l’arrière en mode « Inversion », mais avec une efficacité inférieure, ce qui conduit à une poussée vers l’arrière inférieure à la poussée vers l’avant. Notamment les hélices à pas variable inversibles, ne réalisent en poussée inversée qu’une fraction de la poussée vers l’avant.

[0004] Le dispositif selon l’invention permet de remédier à cet inconvénient. Il comporte en effet deux hélices à pas variables, coaxiales et contrarotatives, l’une, l’hélice « Avant », orientée pour produire préférentiellement une poussée vers l’avant, et l’autre, l’hélice « Arrière », orientée en sens contraire pour produire préférentiellement une poussée vers l’arrière.

[0005] Chacune des deux hélices est équipée d’un système de commande de pas d’hélice inversible : l’hélice « Avant » (respectivement l’hélice « Arrière ») peut en fonction du pas commandé, produire une poussée vers l’avant (respectivement vers l’arrière) en mode Normal, ou vers l’arrière (respectivement vers l’avant) en mode « Inversion ». La poussée en mode Inversion est inférieure à la poussée en mode Normal, comme statué ci-dessus.

[0006] Sur des pas intermédiaires, chaque hélice peut produire une poussée entre les deux extrêmes du mode Normal et du mode Inversion, y compris une poussée nulle.

[0007] Chacune des hélices est entraînée par un moteur électrique indépendant, directement sur l’arbre moteur ou via un réducteur si besoin. Les puissances délivrées à chaque hélice et leurs vitesses de rotation sont donc pilotables indépendamment l’une de l’autre.

[0008] Différents niveaux de poussée peuvent être obtenus suivant la vitesse de rotation de chaque hélice et son pas. Ces effets sont obtenus via les différents modes de contrôle moteur et de contrôle de pas d’hélice. On distingue classiquement sur les hélices à pas variable inversibles le Mode Normal, le Mode Petit Pas, le Mode Inversion et le Mode Drapeau.

[0009] Le mode Normal, pour lequel la vitesse de rotation d’hélice est sa vitesse nominale (vitesse maximale en continu), permet d’obtenir la poussée maximale (à la puissance moteur maximale) ou des poussées régulées inférieures (à des puissances inférieures).

[0010] En mode Petit Pas, le moteur fournit une puissance réduite constante appelée « Ralenti », la poussée est régulée par le pas d’hélice, et la vitesse de rotation est réduite et variable, fonction de ce pas. Une poussée nulle peut être obtenue à un pas adéquat, et de part et d’autre de ce pas, la poussée est faiblement positive ou faiblement négative.

[0011] En mode Inversion, le moteur fournit une puissance constante appelée « Puissance d’inversion », la poussée est inversée et définie par le pas spécifique du mode Inversé, et la vitesse de rotation est réduite et fonction de ce pas. La poussée inversée obtenue n’est qu’une faible fraction de la poussée maximale vers l’avant.

[0012] Le mode Drapeau est utilisé en cas de perte du pilotage de l’hélice, notamment en cas de panne du moteur. Dans ce mode, le pas d’hélice est réglé de manière à orienter les pales dans le sens du vent relatif, et la vitesse de rotation dépend du vent relatif traversant l’hélice. Aucune poussée utile n’est produite dans ce mode.

[0013] La poussée délivrée par le système bi-hélice comprend différentes combinaisons de modes sur les deux hélices.

[0014] La Poussée Nominale vers l’avant est obtenue en mode Normal pour l’hélice Avant et en mode Petit Pas pour l’hélice Arrière. L’hélice arrière est pilotée à un pas donnant une poussée quasi-nulle, ou légèrement inversée (donc vers l’Avant), à une puissance du moteur la plus faible possible, de manière à maximiser l’efficacité propulsive globale du système. Cette combinaison de modes permet de gérer des poussées variables jusqu’à la puissance maximale du moteur, à la vitesse hélice « Avant » nominale.

[0015] La Poussée Augmentée vers l’avant combine le mode Normal pour l’hélice « Avant » et le mode Inversion pour l’hélice « Arrière ». Cette combinaison de modes permet de fonctionner à la poussée maximale vers l’avant du système.

[0016] La Poussée Réduite vers l’avant utilise le mode Petit Pas pour l’hélice « Avant » et pour l’hélice « Arrière », les deux hélices poussant modérément vers l’Avant.

[0017] La Poussée Nulle utilise le mode Petit Pas pour l’hélice « Avant » et pour l’hélice Arrière, les deux hélices étant réglées au pas de poussée nulle.

[0018] Les poussées vers Γ Arrière suivent la même logique en permutant les modes des deux hélices, l’hélice Arrière étant utilisée en mode Normal ou Petit Pas, et l’hélice Avant en Mode Inversion ou Petit Pas.

[0019] Un calculateur gère la poussée délivrée par le système en fonction de la demande du « pilote » ou des commandes de vol, en appliquant les consignes adéquates sur la vitesse de rotation d’hélice, la puissance moteur et/ou ou le pas suivant les modes.

[0020] La première variante du dispositif est réalisée avec des hélices non carénées. [0021] La seconde variante de ce dispositif, est réalisée avec des hélices carénées.

[0022] Le dispositif peut être orienté dans n’importe quelle direction dans l’espace [0023] Orienté selon l’axe d’avancement de l’aéronef, il peut produire une poussée vers l’avant ou vers l’arrière [0024] Orienté selon un axe horizontal perpendiculaire à l’axe d’avancement, il peut produire une poussée vers la gauche ou vers la droite [0025] Orienté selon un axe vertical, il peut produire une poussée vers le haut ou vers le bas. [0026] Les dessins annexés illustrent l’invention :

[0027] [fig.l] représente en coupe, le dispositif de l’invention.

[0028] [fig.2] représente en coupe, les 2 variantes possibles avec hélices carénées ou non carénées [0029] En référence à ces dessins, le dispositif comporte une structure (1), permettant de supporter les éléments tournants, de raccorder le dispositif à l’aéronef, et de transmettre la poussée à celui-ci.

[0030] Les moteurs (2Av) et (2Ar) sont montés sur la structure (1). Ils sont pilotés par deux contrôleurs (3Av) et (3Ar), et entraînent, éventuellement via un réducteur (4Av) et un réducteur (4Ar), les hélices (5Av) et (5Ar).

[0031] Les moyeux d’hélices (6Av) et (6Ar) disposent chacun d’un régulateur de pas d’hélice [0032] A l’avant de l’hélice (5Av) se trouve un cône d’hélice (7Av) et de même à l’avant de l’hélice (5Ar) se trouve un cône d’hélice (7Ar).

[0033] Fig.3] représente les combinaisons de modes de pilotage des hélices et les poussées résultantes

Claims

Revendications [Revendication 1] Dispositif pour délivrer une poussée aérodynamique à un aéronef, vers l’avant ou vers l’arrière du dispositif, la poussée étant inversible avec des niveaux de poussée maximum dans chaque sens identiques ou proches. [Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par Γ utilisation de deux hélices (5Av) et (5Ar) orientées en sens opposé, à pas variable et inversibles, pilotées indépendamment l’une de l’autre [Revendication 3] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la motorisation indépendante de chaque hélice, avec l’emploi des deux moteurs électriques (2Av) et (2Ar), un pour chaque hélice. [Revendication 4] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé par l’emploi de combinaisons adéquates des modes de pilotage d’hélices sur les deux hélices pour obtenir les effets combinés souhaités. [Revendication 5] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la possibilité d’orienter l’axe de poussée de manière quelconque dans l’espace, selon l’axe d’installation du dispositif sur l’aéronef, et ainsi par exemple de pouvoir délivrer la poussée soit vers l’avant ou l’arrière, soit vers la gauche ou la droite, soit vers le haut ou le bas. [Revendication 6] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes pouvant être non caréné ou caréné en fonction des performances attendues au niveau aéronef

1/2