FR3094954A1 - Voilure tournante dans le domaine des aéronefs - Google Patents

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Abstract

Voilure tournante dans le domaine des aéronefs La présente invention concerne une voilure tournante dans le domaine des aéronefs, comportant une partie centrale (1) constituée d’une forme aérodynamique et de révolution par rapport à un axe (XX’), des pales (3) disposées en périphérie de la partie centrale (1) et s’étendant radialement par rapport à l’axe (XX’), et un arbre (2) coaxial à l’axe (XX’) et assurant le mouvement de rotation de l’ensemble constitué de la partie centrale (1) et des pales (3). (Figure 2)

Description

Voilure tournante dans le domaine des aéronefs
La présente invention a pour objet une voilure dans le domaine des aéronefs, et plus particulièrement une voilure tournante notamment pour drones, hélicoptères, et avions.
La cinématique de rotation d’une voilure tournante à pales fixes, pour les drones, mobiles, pour les hélicoptères, impose une vitesse maximale par rapport à l’air en extrémité de pale.
La portance d’un profil aérodynamique est directement proportionnelle à la vitesse par rapport à l’air au carré.
La partie efficace d’un rotor est donc constituée par l’extrémité de ses pales.
La voilure tournante selon l’invention se caractérise en ce qu’elle comporte une partie centrale constituée d’une forme aérodynamique et de révolution par rapport à un axe, des pales disposées en périphérie de ladite partie centrale et s’étendant radialement par rapport audit axe, et un arbre coaxial audit axe et assurant le mouvement de rotation de l’ensemble constitué de ladite partie centrale et desdites pales.
Selon l’invention, la géométrie des pales est limitée à leur partie efficace, pour permettre d’utiliser la partie centrale qui consiste en un volume aérodynamique portant lors du déplacement horizontal de l’aéronef.
Selon une caractéristique additionnelle de la voilure selon l’invention, la partie centrale présente une forme lenticulaire, avec une courbure de la partie supérieure plus grande que celle de la partie inférieure, pour former respectivement un extrados et un intrados.
De manière avantageuse, les pales peuvent être munies de volets pour augmenter leur efficacité à différentes vitesses de rotation, partiellement ou totalement rétractables en fonction des situations de vol, mobiles comme dans le cas d’un rotor d’hélicoptère.
La partie centrale a une épaisseur importante en son centre pour permettre la courbure de l’extrados, cela crée un volume qui pourra être utilisé judicieusement pour placer en son sein un moteur pouvant créer le mouvement de rotation. La partie centrale est portante en vol horizontal, cette portance pourra être augmentée par la mise en incidence de cette partie centrale.
Le concept pourra être avantageusement utilisé dans la définition d’un aéronef comportant une ou plusieurs de ces voilures tournantes.
L’usage de ce type de rotor pourra permettre un envol vertical par l’effet de portance des pales, puis une mise en vitesse horizontale qui permet de donner de la portance à l’aéronef par effet de portance de la partie centrale, voire une annulation de la vitesse de rotation du rotor pour n’utiliser, à une certaine vitesse, que l’effet de portance de la partie centrale.
La mise en vitesse horizontale pourra être induite par un moyen complémentaire consistant, par exemple mais non limitativement, en au moins une hélice de propulsion ou une hélice de traction.
Les avantages et les caractéristiques de la voilure selon l’invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif.
Dans le dessin annexé :
- représente une vue schématique en plan d’une voilure tournante selon l’invention,
- représente une vue de côté de la même voilure tournante,
- représente une vue schématique en perspective d’un véhicule à faible vitesse horizontale équipé de quatre voilures tournantes telles qu’illustrées sur les figures 1 et 2,
- [Fig.4b] [Fig.4c] représentent chacune une vue schématique en perspective d’un véhicule à moyenne vitesse horizontale équipé chacun de quatre voilures tournantes telles qu’illustrées sur les figures 1 et 2, tandis que la figure 4c montre un détail de la figure 4b,
- [Fig.5b] [Fig.5c] représente une vue schématique de face d’un véhicule à grande vitesse horizontale équipé de quatre voilures tournantes illustrées sur les figures 1 et 2, tandis que les figures 5b et 5c montrent chacune un détail dudit véhicule selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif.
Sur les figures 1 et 2 on peut voir une voilure tournante selon l’invention, comprenant une partie centrale 1 de forme lenticulaire, présentant, visible sur la figure 2, une face supérieure 10, ou extrados, de courbure plus grande que celle de sa face inférieure 11, ou intrados.
La partie centrale 1 est montée à l’extrémité d’un arbre d’entraînement 2, visible sur la figure 2, d’axe XX’ constituant l’axe de révolution de la forme volumique formé par la partie centrale.
D’autre part, de la partie centrale 1 font saillie radialement à l’axe XX’ des pales 3.
La présente invention concerne également un aéronef comportant au moins une voilure tournante selon l’invention.
Ainsi, par exemple, et en référence à la figure 3, l’invention est également relative à un aéronef à faible vitesse horizontale 100, de type drone, incorporant, avantageusement, une pluralité de telles voilures tournantes. En l’occurrence, ledit aéronef à faible vitesse horizontale 100 comporte quatre voilures tournantes, ainsi qu’au moins une hélice de traction 4 ou une hélice de propulsion.
Les voilures tournantes de l’invention assurent, ici, la maîtrise du roulis, du lacet et de l’incidence.
En référence aux figures 4a à 4c, l’invention concerne encore un aéronef à moyenne vitesse horizontale 101a, 101b comprenant, de préférence, plusieurs voilures tournantes conformes à l’invention, par exemple quatre voilures tournantes, ainsi que, avantageusement, au moins une hélice de traction 41a, 41b, respectivement, ou bien une hélice de propulsion.
Sur l’aéronef 101a à moyenne vitesse horizontale de la figure 4a, les voilures tournantes assurent la maitrise du roulis et du lacet tandis que le réglage de l’incidence se fait par mouvement horizontal desdites voilures tournantes autour de l’axe Y.
Sur l’aéronef 101b à moyenne vitesse horizontale de la figure 4b, les voilures tournantes assurent la maitrise du roulis et le réglage de l’incidence se fait par mouvement de volets 61, 62, 63, 64, dans une dérive 6, notamment un volet de dérive 63 et un volet incidence 64. Il est également envisageable d’intégrer des volets de roulis 61, 62 dans le plan horizontal.
En référence, à présent, aux figures 5a à 5c, la présente invention concerne encore un aéronef à grande vitesse horizontale, 102a, 102b, équipé d’une dérive 7. Tout comme pour les précédents exemples, l’aéronef à grande vitesse horizontale 102a, 102b comporte, de manière avantageuse, quatre voilures tournantes conformes à la présente invention, deux voilures tournantes à l’avant et deux voilures tournantes à l’arrière. Des volets 81, 82, 83 sont préférentiellement intégrés pour une maitrise du roulis, et les pales 3 peuvent être rétractables.
Sur l’aéronef à grande vitesse horizontale 102b peuvent être intégrés des réacteurs dont l’un 9 est visible sur la figure 5b.
L’intégration des rotors ou voilures tournantes de l’invention sur un aéronef permet avantageusement de cumuler les fonctions d’un drone et celles d’un avion, en permettant un décollage vertical par l’effet de portance des pales, puis une mise en vitesse horizontale qui permet de donner, au travers de la partie centrale 10 dudit rotor, de la portance à l’aéronef.

Claims (3)

  1. Voilure tournante dans le domaine des aéronefs, caractérisée en ce qu’elle comporte une partie centrale (1) constituée d’une forme aérodynamique et de révolution par rapport à un axe (XX’), des pales (3) disposées en périphérie de ladite partie centrale (1) et s’étendant radialement par rapport audit axe (XX’), et un arbre (2) coaxial audit axe (XX’) et assurant le mouvement de rotation de l’ensemble constitué de ladite partie centrale (1) et desdites pales (3).
  2. Voilure tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie centrale (1) présente une forme lenticulaire, avec une courbure de la partie supérieure (10) plus grande que celle de la partie inférieure (11), pour former respectivement un extrados et un intrados.
  3. Aéronef (100, 101a, 101b, 102a, 102b) comportant au moins une voilure tournante selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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