WO2004110860A1 - Helicoptere leger et modulable avec un module avant variable connectable a un module principal contenant les organes essentiels de vol - Google Patents

Helicoptere leger et modulable avec un module avant variable connectable a un module principal contenant les organes essentiels de vol Download PDF

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    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters

Definitions

  • the present invention relates to a light helicopter of a new type.
  • An object of the invention is to propose a light helicopter adaptable to different types of mission such as for example the transport of one or two people, the transport of light freight, etc. so as to reduce the investment costs
  • the inventive idea consisted in designing a modular helicopter that can be easily transformed by a single person depending on the mission to be accomplished.
  • the invention which consists of a helicopter, of the type conventionally comprising members for carrying out the essential technical functions of flight such as in particular: engine, flight control elements, - rotary wing with wing controls, beam tail, tail rotor and yaw control, undercarriage, electrical systems, characterized in that it is modular and configurable according to the mission to be performed, and composed of a single main module comprising the so-called common flight components all configurations, and of a set of front modules each adapted to a specific mission and being connectable and disconnectable from the main module to form a helicopter, the main module and the front modules being designed to obtain in each combination an optimized load centering .
  • FIG. 1 simplified view showing the concept of a modular helicopter according to the invention
  • FIG. 2 side view of a helicopter according to the invention, with the rear fairing removed, showing by way of non-limiting example, the dimensions of
  • Figure 3 top view of Figure 2.
  • a modular helicopter according to the invention essentially consists of two parts: a main module (1) common to all the missions and a front module (2) connectable and disconnectable from the main module (1) and variable according to the mission to be carried out.
  • the main module (1) is formed by a tubular support structure (3) for the attachment of all the common members, carrying out most of the technical flight functions such as in particular: engine (4) located in the lower part of the structure (3), and all associated equipment including tanks and transmission of engine power, flight control elements (6), rotary wing (7) with wing controls, tail beam (19), tail rotor and yaw control , (if applicable), landing device (8), electrical systems including one or more batteries.
  • a set of connection interfaces is provided to achieve: a mechanical connection between the structures of the modules, a mechanical connection of the directional, flight and engine controls, a electrical connection.
  • a tubular recovery or attachment frame integral with the support structure (3) and of substantially rectangular shape and disposed on the front face of the main module.
  • the lower horizontal bar (10) of the frame serves as a pivot for hooking to one or more hook-shaped stirrups (11) provided on a module before being connected.
  • the lateral uprights (12) of the frame each comprise at least one barrel hole (13) intended to receive ball pins (14), preferably all identical.
  • a ball pin is a fixing and articulation axis with automatic safety locking which can be manipulated with one hand, it replaces an indexing finger or a bolt. It is conventionally used in aviation and it is indicated here by way of nonlimiting example of a locking member.
  • At least one multipoint female electrical connector (15) is provided fixed on the front wall of the main module and intended to receive a complementary male multipoint electrical connector (16) of the front module.
  • at least one female yoke (17) intended to receive a steering rod (18) provided in the front module is provided.
  • This mechanical control makes it possible to act on the flight controls and on the airfoil by articulation of beat and step.
  • a sheath receiving a removable broom handle which is available in several versions adapted by their geometry and their functionalities for piloting in single or two-seater configuration.
  • a removable mechanical link also makes it possible to control the power of the engine in manual mode. We will now describe the particularity of the front module.
  • a front module (2) specifically designed for this mission is connected to the main module (1).
  • main module (1) representing most of the cost price of the helicopter
  • front modules (2) we obtain a variation of piloted, teleoperated or autonomous devices, each adapted to a mission. specific, for a minimal investment thus reducing the costs of flight hours.
  • the main module and the front module are designed to obtain in each combination an optimized centering of the masses of the assembled helicopter and to maintain comparable qualities and / or flight performance.
  • the front module (2) can be: a passenger compartment for a pilot with possibilities of carrying cargo.
  • a cockpit with canopy and door, a dashboard and its electrical equipment, a joystick, a collective handle provided with a handle.
  • rotary for engine speed control a pedal mechanism for yaw controls, a seat, an arrangement for receiving freight, a cabin for two people with limited freight, - a drone module which is a remotely piloted or autonomous vehicle, designed to carry control systems, data link and payload, a module for two pilots for flight school use, with equipment different from that of the passenger compartment for two people and limited and suitable freight double piloting.
  • a drone module which is a remotely piloted or autonomous vehicle, designed to carry control systems, data link and payload, a module for two pilots for flight school use, with equipment different from that of the passenger compartment for two people and limited and suitable freight double piloting.
  • connection operation of a front module (2) takes place as follows: the front module is presented so as to engage the bar (10) of the main module in the hooks of the stirrups (1 1), - then rotates the front module upwards around said bar (10) until the cheeks of the stirrups (21) are opposite the barrel holes (13) of the lateral uprights (12), the ball pins are put in place ( 14) so as to secure the cheeks with said uprights, the modules are then secured without any degree of freedom, then the mechanical connections are assembled, for example from inside the passenger compartment by sliding the steering bar (18) in the female yoke (17) and by blocking them with a blocking means (19), for example a ball pin, - the electrical connection of the male and female connectors (15, 16) is also carried out.
  • a blocking means (19) for example a ball pin
  • the disconnection operation takes place in reverse order.
  • the transformation of a helicopter according to the invention is carried out with a reduced number of simple operations which do not require any special tools. It can therefore be easily carried out by a single person.
  • the mass of the front module (2) can be approximately 25 kg and the dimensions of an exemplary embodiment are shown in Figures 3 and 4 to illustrate the relatively small size of a modular helicopter.
  • the invention has the advantage of bringing a reduced modularity to the passenger compartment which can take several forms: for a passenger compartment of one place, two places, or unmanned for drones, the rest of the device being identical in all configurations and naturally carrying all the elements necessary for helicopters, including the motorization located in the lower part to stabilize the aircraft.
  • Each cabin module is built for its mission in order to have an identical moment of weight compared to the fasteners and for each of the configurations.
  • main module is not designed to accommodate freight, which gives it an identical mass distribution for all configurations.

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Abstract

L'invention concerne un hélicoptère, du type comportant classiquement des organes pour réaliser les fonctions techniques essentielles de vol à savoir : motorisation (4), transmission de commande de vol (6), voilure tournante (7) avec commandes de la voilure, poutre de queue (22) avec transmission pour la commande de lacet, dispositif atterrisseur (8), caractérisé en ce qu'il est modulaire et composé de deux parties dont un module principal (1) commun à toutes les missions et un module avant (2) connectable et déconnectable du module principal (1) et variable selon la mission à réaliser. Ainsi avec un seul module principal et un jeu de différents modules avant (2) on obtient une déclinaison d'appareils.

Description

Hélicoptère léger et modulable avec un module avant variable connectable à un module principal contenant les organes essentiels de vol.
La présente invention concerne un hélicoptère léger d'un type nouveau. Un but de l'invention est de proposer un hélicoptère léger adaptable à différents types de mission comme par exemple le transport de une ou deux personnes, le transport de fret léger, etc .de façon à diminuer les coûts d'investissement
Pour atteindre ce but, l'idée inventive a consisté à concevoir un hélicoptère modulable et transformable facilement par une personne seule en fonction de la mission à accomplir. Ce but est atteint par l'invention qui consiste en un hélicoptère, du type comportant classiquement des organes pour réaliser les fonctions techniques essentielles de vol telles que notamment : motorisation, éléments de commande de vol, - voilure tournante avec commandes de la voilure, poutre de queue, rotor anticouple et commande de lacet, dispositif atterrisseur, systèmes électriques, caractérisé en ce qu'il est modulaire et configurable en fonction de la mission à réaliser, et composé d'un seul module principal comportant les dits organes de vol communs à toutes les configurations, et d'un jeu de modules avant chacun adapté à une mission spécifique et étant connectable et déconnectable du module principal pour former un hélicoptère , le module principal et les modules avant étant conçus pour obtenir dans chaque combinaison un centrage optimisé des charges. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes : figure 1 : vue simplifiée montrant le concept d'un hélicoptère modulaire selon l'invention, figure 2 : vue latérale d'un hélicoptère selon l'invention, avec carénage arrière enlevé, montrant à titre d'exemple non limitatif, les cotes de
. l'appareil, figure 3 : vue de dessus de la figure 2.
Un hélicoptère modulaire selon l'invention se compose essentiellement de deux parties : un module principal (1 ) commun à toutes les missions et un module avant (2) connectable et déconnectable du module principal (1 ) et variable selon la mission à réaliser. Le module principal (1) est formé d'une structure porteuse tubulaire (3) pour la fixation de tous les organes communs, réalisant l'essentiel des fonctions techniques de vol telles que notamment : motorisation (4) située en partie basse de la structure (3), et tous équipements associés dont réservoirs et transmission de la puissance motrice, éléments de commande de vol (6), voilure tournante (7) avec commandes de la voilure, poutre de queue (19), rotor anticouple et commande de lacet, (le cas échéant), dispositif atterrisseur (8), systèmes électriques dont une ou des batteries.
Tous ces organes communs sont de conception classique et aisément calculables par l'homme du métier, et protégés par un ou des carénages (9) fixés sur la structure porteuse (3).
Pour permettre la connexion-déconnexion d'un module avant sur un module principal on prévoit un ensemble d'interfaces de liaison pour réaliser : une liaison mécanique entre les structures des modules, une liaison mécanique des commandes directionnelles, de vol et du moteur, une liaison électrique.
Pour la liaison des structures, on prévoit à titre d'exemple non limitatif un cadre de reprise ou d'accrochage tubulaire solidaire de la structure porteuse (3) et de forme sensiblement rectangulaire et disposé sur la face avant du module principal. La barre horizontale inférieure (10) du cadre sert de pivot d'accrochage à un ou des étriers (11) en forme de crochet prévus sur un module avant à connecter.
Les montants latéraux (12) du cadre comportent chacun au moins un trou canon (13) destinés à recevoir des broches à billes (14) de préférence toutes identiques. Une broche à bille est un axe de fixation et d'articulation à verrouillage de sécurité automatique manipulable avec une main, elle remplace un doigt indexeur ou un boulon. Elle est utilisée classiquement en aviation et elle est indiquée ici à titre d'exemple non limitatif d'organe de verrouillage.
On prévoit en outre, sur la face arrière (20) du module avant, des étriers à joues (21) positionnés de façon que la distance entre les joues soit inférieure à la distance entre les montants latéraux (12) d'une valeur apte à permettre la présentation desdites joues entre lesdits montants et apte à aligner le perçage (22) d'une joue avec le trou canon (13) du montant en regard.
Pour la liaison électrique, on prévoit au moins un connecteur électrique femelle (15) multipoint fixé sur la paroi avant du module principal et destiné à recevoir un connecteur électrique multipoint complémentaire mâle (16) du module avant.
Pour la liaison mécanique des commandes de vol, on prévoit de façon générale un accouplement démontable des timoneries de pas général d'une part et de roulis et tangage d'autre part, au moyen de chapes et bielles. Selon un exemple de mise en oeuvre on prévoit au moins une chape femelle (17) destinée à recevoir une bielle (18) de direction prévue dans le module avant. Cette commande mécanique permet d'agir sur les commandes de vol et sur la voilure par articulation de battement et de pas. On prévoit également une liaison de même type, non représentée, pour la commande de lacet commandée par un pédalier ou palonnier, non représenté, du module avant. Selon un autre exemple de mise en œuvre, on prévoit un fourreau recevant un manche à balai amovible qui est décliné en plusieurs versions adaptées par leur géométrie et leurs fonctionnalités au pilotage en configuration monoplace ou biplace.
Une liaison mécanique démontable, non représentée, permet également d'assurer le contrôle de la puissance du moteur en mode manuel. On décrit à présent la particularité du module avant.
Selon la mission civile ou militaire à accomplir par l'hélicoptère selon l'invention, on connecte au module principal (1) un module avant (2) spécifiquement conçu pour cette mission. Ainsi, avec un seul module principal représentant l'essentiel du prix de revient de l'hélicoptère, combiné à un jeu de différents modules avant (2), on obtient une déclinaison d'appareils pilotés, téléopérés ou autonomes, chacun adapté à une mission spécifique, pour un investissement minimal en réduisant ainsi les coûts des heures de vol.
Le module principal et le module avant sont conçus pour obtenir dans chaque combinaison un centrage optimisé des masses de l'hélicoptère assemblé et pour conserver des qualités et/ou des performances de vol comparables. A titre d'exemples, le module avant (2) peut être : un habitacle pour un pilote avec des possibilités d'emporter un fret. Dans ce cas on peut par exemple prévoir comme sur les figures 2 et 3, un habitacle avec verrière et porte, un tableau de bord et son équipement électrique, un manche à balai, un manche collectif doté d'une poignée rotative pour le contrôle du régime moteur, un mécanisme de pédales pour les commandes de lacet, un siège, un aménagement pour recevoir le fret, un habitacle pour deux personnes avec fret limité, - un module de drone qui est un engin télépiloté ou autonome, prévu pour emporter des systèmes de contrôle, de liaison de données et de la charge utile, un module pour deux pilotes pour un usage d'école de pilotage, avec un équipement différent de celui de l'habitacle à deux personnes et fret limité et adapté au double pilotage.
L'opération de connexion d'un module avant (2) se déroule de la façon suivante : on présente le module avant de façon à engager la barre (10) du module principal dans les crochets des étriers (1 1), - puis on fait pivoter le module avant vers le haut autour de ladite barre (10) jusqu'à présenter les joues des étriers (21) en regard des trous canon (13) des montants latéraux (12), on met en place les broches à bille (14) de façon à solidariser les joues avec lesdits montants, les modules sont alors solidarisés sans aucun degré de liberté, on procède ensuite à l'assemblage des liaisons mécaniques, par exemple depuis l'intérieur de l'habitacle en glissant la barre de direction (18) dans la chape femelle (17) et en les bloquant par un moyen de blocage (19) par exemple une broche à billes, - on réalise également le branchement électrique des connecteurs maies et femelles (15, 16).
L'opération de déconnexion se déroule en ordre inverse. La transformation d'un hélicoptère selon l'invention est réalisée avec un nombre réduit d'opérations simples qui ne nécessitent aucun outillage spécial. Elle peut donc être réalisée aisément par une personne seule.
A titre indicatif, la masse du module avant (2) peut être de 25 kg environ et les dimensions d'un exemple de réalisation sont indiquées sur les figures 3 et 4 pour illustrer la taille relativement réduite d'un hélicoptère modulaire.
L'invention a pour avantage d'apporter une modularité réduite à la partie habitacle qui peut prendre plusieurs formes : pour un habitacle de une place, de deux places, ou sans pilote pour les drones, le reste de l'appareil étant identique dans toutes les configurations et portant bien naturellement tous les éléments nécessaires aux hélicoptères, dont la motorisation située en partie basse pour stabiliser l'appareil.
L'important de cette configuration est d'assurer dans les trois types de montage un positionnement du centre de gravité identique, de telle sorte que le pilotage ne s'en trouve pas affecté, les commandes restant les mêmes.
Chaque module-habitacle est construit pour sa mission afin d'avoir un moment de poids identique par rapport aux attaches et pour chacune des configurations.
On note également que le module principal n'est pas prévu pour accueillir du fret ce qui lui donne une répartition des masses identiques pour toutes les configurations.

Claims

REVENDICATIONS
1. Hélicoptère, du type comportant classiquement des organes pour réaliser les fonctions techniques essentielles de vol telles que notamment : - motorisation (4), éléments de commande de vol (6), voilure tournante (7) avec commandes de la voilure, poutre de queue (22), rotor anticouple et commande de lacet, dispositif atterrisseur (8), - systèmes électriques, caractérisé en ce qu'il est modulaire et configurable en fonction de la mission à réaliser, et composé d'un seul module principal (1) comportant les dits organes de vol communs à toutes les configurations, et d'un jeu de modules avant (2) chacun adapté à une mission spécifique et étant connectable et déconnectable du module principal (1) pour former un hélicoptère , le module principal et les modules avant étant conçus pour obtenir dans chaque combinaison un centrage optimisé des charges.
2. Hélicoptère selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble d'interfaces de liaison pour réaliser : - une liaison mécanique entre le module principal et le module avant, une liaison mécanique des commandes directionnelles, une liaison électrique.
3. Hélicoptère selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le module principal (1) est formé d'une structure porteuse tubulaire (3) pour la fixation de tous les organes de vol communs et d'un carénage (9) fixé sur la structure porteuse (3).
4. Hélicoptère selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un cadre d'accrochage tubulaire solidaire de la structure porteuse (3) et de forme sensiblement rectangulaire et disposé sur la face avant du module principal.
5. Hélicoptère selon la revendication 4, caractérisé en ce que la barre horizontale inférieure (10) du cadre sert de pivot d'accrochage à un ou des étriers (11) en forme de crochet prévus sur un module avant à connecter, et en ce que les montants latéraux (12) du cadre comportent chacun au moins un trou canon (13) destinés à recevoir des broches à billes (14) de préférence toutes identiques, et en ce que la face arrière (20) du module avant comporte des étriers à joues (21) positionnés de façon que la distance entre les joues soit inférieure à la distance entre les montants latéraux (12) d'une valeur apte à permettre la présentation dites joues entre lesdits montants et apte à aligner le perçage (22) d'une joue avec le trou canon (13) du montant en regard.
6. Hélicoptère selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur électrique (15) multipoint fixé sur la paroi avant du module principal et destiné à recevoir un connecteur électrique multipoint complémentaire (16) du module avant.
7. Hélicoptère selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que pour la liaison des commandes mécaniques on prévoit au moins une chape femelle (17) destinée à recevoir une barre (18) de direction prévue dans le module avant et en ce qu'on prévoit également une liaison de même type, pour la commande de lacet.
8. Hélicoptère selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le module avant (2) est un module du type choisi dans l'ensemble (habitacle pour un pilote et transport de fret, habitacle pour deux personnes avec fret limité, module de drone, module pour deux pilotes ).
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