WO2012022845A2 - Aeronef pilote motorise sur deux axes avec pilotage lateral specifique - Google Patents
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- WO2012022845A2 WO2012022845A2 PCT/FR2010/000633 FR2010000633W WO2012022845A2 WO 2012022845 A2 WO2012022845 A2 WO 2012022845A2 FR 2010000633 W FR2010000633 W FR 2010000633W WO 2012022845 A2 WO2012022845 A2 WO 2012022845A2
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- B64C27/82—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto characterised by the provision of an auxiliary rotor or fluid-jet device for counter-balancing lifting rotor torque or changing direction of rotorcraft
- B64C2027/8236—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto characterised by the provision of an auxiliary rotor or fluid-jet device for counter-balancing lifting rotor torque or changing direction of rotorcraft including pusher propellers
Definitions
- This first motor provides the minimum power that transmits the minimum useful energy to provide sustenance.
- This same engine or a second engine transmits its power to the propeller (4) horizontal thrust, which allows to generate the speed of translation where the aircraft gains speed, thus ensures its lift without the need for input of energy on rotors against rotary, which carry the aircraft self-sustaining.
- the blades of the rotors have their variable effects to reduce the drag with the speed, the lift being ensured from a critical speed largely exceeded, so to adjust the minimum lift with the speed, the blades are driven by a variable pitch only, which tends to ensure optimization of the dragged with speed and the need for lift during flight setup: a drag diminishing with flight speed.
- the variable pitch is managed and controlled in common with the two blades of the two superimposed rotors. Obviously both rotors (1,2) are concerned and controlled identically.
- the stability of the aircraft is ensured by the two rotors each provided with at least two blades constituting the rotary wing coupled with a mechanical or hydraulic link, disengageable motor (6) as soon as the auto-lift requires sufficient conditions.
- the motor remains in rotation with an assisted mechanical coupling (6) which instantly ensures the energy relay to ensure the minimum speed of the rotors according to the flight speed and the minimum lift torque.
- the lift torque control technique is self-servoing as by an automatic gearbox which ensures the minimum useful torque, to ensure the lift and whose function is to engage the motor on the rotors at a minimum speed that the man dedicated art.
- the flight behavior is therefore controlled and actively monitored during the entire flight period, but the disengageable engine coupling makes it possible to minimize fuel consumption, while keeping the vigilance, the driving backup by an immediate active control reactivity, a hand on the control of the engine power of levitation. If there are two engines, that of the lift is never extinguished during the flight.
- This first roll compensation device (4, 5) is a safety device by self-stabilizing the aircraft from its stationary flight at zero speed, or in horizontal translation at a low relative wind speed. This installation by those skilled in the art of these additional control surfaces ensures the first phase of flight takeoff.
- Fig.3 (1) not too long blades, halved compared to helicopter blades Fig.2 (1) and a cabin, cell far from the blades provides vertical stability, by the pendulum effect of the center of gravity (4) and the high efficiency of short, but very wide pale (l).
- Fig.3 the equilibrium triangle of forces Fig.2 (4,2,3) is always located on the mass of the engine cabin, a closed triangle provides exemplary stability by the small blades, Fig.3 wings of lift which in case of strong wind (3) does not tilt the aircraft (5) but possibly up Fig.3 (2).
- the wide pale and of a length for example limited restrictive 2 to 3 meters much shorter provide rotors with a wingspan of 6 meters, which reduces drag in high speed.
- the stability of the aircraft is fragile Fig.2 by an external couple (3) remote from the center of gravity (4), in proportion to the helicopter rotors, 12 meters but with a much smaller width sensitive to tilting fig.2 (2) by the torque forces (1,3) acting on the aircraft (5), which justifies the cyclic pitch to compensate.
- the aircraft of the present application using short blades with variable and non-cyclic pitch during the rotations, without flapping, ensures high stability, low noise and safer safety of the center. gravity, compact effect.
- the width of the blades can be from 30 to 40 to 50 centimeters and more with an evolutionary profile like a fixed wing of plane.
- the rotors are then shorter, more massive, less subject to bending given the superposition of the two rotors, the center of gravity is lower and aligned with the rotors, which ensures an aligned lift of the center of gravity and the lift .
- the second motor fig. 4 (9) activates at least one translational thrust propeller, the pitch of which is variable to control the aircraft and makes it possible to immediately react on the flight conditions.
- the driven pitch of the thrust propeller behaves like an airplane propeller which can be a feathering of the propeller for the vertical climb of the aircraft, then the variable pitch is piloted in a positive pitch to ensure the translation forward.
- the step can be reversed to decrease the speed of translation or simply to counter the winds so as to maintain flight stability.
- This thrust propeller must be mechanically positioned at the center of gravity of the aerodynamic thrusts of the rotors and the cabin, to ensure a balanced flight.
- This thrust propeller, mounted fixed can be articulated mechanically or hydraulically or electrically Fig.4 and 5 (1) and then coupled with the flight controls of the lateral control surfaces, according to a small coefficient of angular movement of 2 to 5 see 10% of the governes.
- the sound signature or electromagnetic disturbance of the air is greatly diminished, because of the optimization of the lift optimized by its variable lift control, perfectly adapted to the speed and the drag, at high speed, the drag is greatly diminished while keeping the lift really useful.
- the absence of the mechanical beats of the blades greatly reduces the sound and electromagnetic signature by the effects of the magnetostriction diminished by the suppression of the important variable voltages brought into play on the blades.
- the noise gain is at least 8 to 10 decibels on takeoff.
- the useful power with a thermal or electric engine for example non-limiting, will be very effective with 110 horsepower to launch all the rotors effortlessly for a total load aircraft of about 500 kilos. Larger and more powerful models will be able to adopt this simplified technology, with two piston engines or turbines or turboprops.
- the driving power of levitation is constant speed, variable torque, only the pitch of the propellers varies modifying the torque load.
- the load of the torque with a motor can be transferred from the rotors to the propeller via a transfer box controlled electronically or mechanically to the propeller or propellers, with a priority on the minimum torque of the rotors. If there are two engines, the security becomes exceptional.
- the flight speed of the aircraft type flight is much greater than a helicopter, we expect to easily reach 250 knots, and in a remarkable silence, a real cousin of air, the mechanical stability, with low consumption, a decrease in infrared signatures and pollution in the air with the least effort, which ensures a very high mechanical safety.
Landscapes
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Abstract
L'autogyre et l'hélicoptère sont des aéronefs particuliers qui demandent à être développés, vers un mode simplifié et avec une sécurité de vol accrue par un pilotage adéquat. Un transport à un faible coût, non bruyant et fiable, atterrissant et décollant sur une faible surface. La sécurité avant tout nous oblige à prendre en compte le problème des avions qui atterrissent avec une vitesse élevée et en des endroits spécifiques, de par les pistes mises à disposition, éloignées de la destination finale. L'hélicoptère est très onéreux, fragile, il fait du bruit et a un indice de sécurité faible, de par les pâles du rotor qui subissent le pas cyclique, et l'anti couple. La présente demande prend différents processus connus que nous assemblons de façon particulière et dans cette demande, l'usage d'une double voilure tournante contre-rotative nous dispense d'une hélice de contre couple qui présente de nombreux dangers. Ce dispositif est mis en place, et permet un décollage vertical, le temps que l'effet naturel de l'auto- portance se fasse. L'aéronef est complété par une autre hélice de poussée horizontale qui lui en assure la translation. Une compilation technique de ces deux axes actifs pilotés introduit de nouvelles conditions de vol et d'ouverture de l'espace à piloter, prenant en compte de nouvelles gouvernes de pilotage latéral. En effet, l'aéronef utilisant des pâles à pas variable uniquement et non cyclique durant les rotations, sans battement, assure une grande stabilité, peu de bruit et une sécurité plus sûre, avec une vitesse élevée. Les signatures sonores et électromagnétiques sont fortement diminuées du fait de l'absence des battements des pâles, engendrant les effets électromagnétiques de magnétostriction.
Description
- AERONEF PILOTE MOTORISE SUR DEUX AXES AVEC PILOTAGE LATERAL SPECIFIQUE - Le modèle de transport de demain est une énigme, tant sur le problème de la consommation, de la pollution et de la sécurité. Nous avons longuement réfléchi et regardé les différentes solutions, qui avec les restrictions de circulation, nous ont porté vers une solution plus rapide, efficace et qui demande une plus grande attention envers la sécurité. En effet, le déplacement est une obligation pour les gens actifs, et la sécurité matérielle, par les restrictions de vitesse allonge les opérations et les prises de décisions. L'autogyre et l'hélicoptère sont des aéronefs particuliers qui demandent à être développés, vers un mode simplifié et avec une sécurité de vol accrue par un pilotage adéquat, vers un transport à un faible coût, non bruyant et fiable, atterrissant et décollant sur une faible surface. La sécurité avant tout nous oblige à prendre en compte le problème des avions qui atterrissent avec une vitesse élevée et en des endroits spécifiques, de par les pistes mises à disposition, mais éloignées de la destination finale. L'hélicoptère est très onéreux, fragile, il fait du bruit et a un indice de sécurité faible, de par les pâles du rotor qui subissent le pas cyclique, et l'anti couple. La présente demande prend différents processus connus que nous assemblons de façon particulière et dans cette demande, l'usage d'une double voilure tournante contre-rotative nous dispense d'une hélice de contre couple qui présente de nombreux dangers. Ce dispositif est mis en place, et permet un décollage vertical, le temps que l'effet naturel de l'auto- portance se fasse. L'aéronef est complété par une autre hélice de poussée horizontale qui lui en assure la translation. Une compilation technique de ces deux axes actifs pilotés introduit de nouvelles conditions de vol et d'ouverture de l'espace à piloter. Nous illustrons cet aéronef Fig.l, constitué de deux rotors (1, 2), voilures tournantes dont les pâles tournent en sens inverse l'une de l'autre afin d'obtenir un équilibre des forces de sustentation ne nécessitant pas d'hélice active de contre couple. En effet, pour le lancement de l'aéronef nous utilisons le moteur (5) afin de lancer les rotors (1, 2) de la sustentation avant que l'auto-sustentation, par la vitesse de translation soit suffisante et prenne effet, ce qui sécurise fortement la stabilité du décollage. Ce dispositif permet de décoller pratiquement en vertical sans roulage. Le moteur thermique (5) commandé depuis la cellule du pilote (3), active la rotation mécanique des rotors contre rotatifs (1,2) jusqu'à ce que la rotation sustente l'aéronef, et l'élève du sol. Ce premier moteur assure la puissance minimum qui permet de transmettre l'énergie minimum utile pour assurer la sustentation. Ce même moteur ou un deuxième moteur transmet sa puissance à l'hélice (4) de poussée horizontale, ce qui permet d'engendrer la vitesse de translation où l'aéronef prend de la vitesse, assure ainsi sa sustentation sans avoir besoin d'apport d'énergie sur les rotors contre rotatifs, qui portent l'aéronef en auto sustentation. Les pâles des rotors ont leurs incidences variables pour diminuer la traînée avec la vitesse, la sustentation étant assurée à partir d'une vitesse critique largement dépassée, ainsi pour ajuster la sustentation minimum avec la vitesse, les pâles sont pilotées par un pas variable uniquement, ce qui tend à assurer une optimisation de la
traînée avec la vitesse et le besoin de la sustentation pendant la configuration de vol : une traînée diminuant avec la vitesse de vol. Le pas variable est géré et piloté en commun aux deux pâles des deux rotors superposés. Evidemment les deux rotors (1,2) sont concernés et pilotés de façon identique. La stabilité de l'aéronef est bien assurée par les deux rotors munis chacun d'au moins deux pâles constituant la voilure tournante couplée avec une liaison mécanique ou hydraulique, moteur débrayable (6) dès que l'auto sustentation requière les conditions suffisantes. Le moteur reste en rotation avec un couplage mécanique assisté (6) qui assure instantanément le relais d'énergie pour assurer la vitesse minimum des rotors suivant la vitesse de vol et le couple minimum de sustentation. La technique de contrôle du couple de sustentation est auto asservie comme par une boite de vitesse automatique qui assure le couple minimum utile, pour assurer la sustentation et qui a pour fonction d'embrayer le moteur sur les rotors à une vitesse minima que l'homme de l'art dédie. La tenue en vol est donc pilotée et surveillée activement durant toute la période de vol, mais le couplage moteur débrayable permet de minimiser la consommation de carburant, tout en gardant la vigilance, la sauvegarde de pilotage par une réactivité de contrôle active immédiate, une main sur le pilotage du moteur puissance de sustentation. S'il y a deux moteurs, celui de la sustentation n'est jamais éteint pendant le vol. Les volets de gouvernes latérales habituelles Fig. 4 et 5 (7,8) sont couplés pour le pilotage à faible vitesse ou vitesse nulle avec des volets de compensation de roulis (4,5), ce qui permet de faire tourner l'aéronef sur lui-même (6), et de compenser les vents latéraux. Ce premier dispositif de volets compensatoires de roulis (4,5) est une sécurité par une auto stabilisation de l'aéronef de son vol stationnaire à vitesse nulle, ou en translation horizontale à faible vitesse de vent relatif. Cette installation par l'homme de l'art de ces gouvernes supplémentaires assure la première phase de vol de décollage. Des pâles Fig.3 (1) pas trop longues, réduite de moitié par rapport aux pales d'hélicoptère Fig.2 (1) et une cabine, cellule éloignée des pâles assure une stabilité verticale, par l'effet pendulaire du centre de gravité (4) et la forte efficacité des pâles courtes, mais très larges(l). En effet Fig.3 le triangle d'équilibre des forces Fig.2 (4,2,3) se situe toujours sur la masse de la cabine moteur, un triangle fermé assure une stabilité exemplaire par les petites pâles, Fig.3 ailes de sustentation qui en cas de fort vent (3) ne fait pas basculer l'aéronef (5) mais le fait éventuellement monter Fig.3(2). Les pâles larges et d'une longueur par exemple restreinte non limitative de 2 à 3 mètres beaucoup plus courtes assurent des rotors d'une envergure de 6 mètres, ce qui diminue la traînée en vitesse élevée. La stabilité de l'aéronef est fragile Fig.2 par un couple externe (3)éloigné du centre de gravité (4), en proportion aux rotors des hélicoptères, de 12 mètres mais avec une largeur beaucoup plus petite sensible au basculement fig.2 (2) par les forces du couple (1,3) s'exerçant sur l'aéronef (5), ce qui justifie le pas cyclique pour compenser. L'aéronef de la présente demande, utilisant des pâles courtes à pas variable uniquement et non cyclique durant les rotations, sans battement, assure une grande stabilité, peu de bruit et une sécurité plus sûre du centre
de gravité, effet compact. La largeur des pâles pouvant être de 30 à 40 voir 50 centimètres et plus avec un profil évolutif comme une aile fixe d'avion. Les rotors sont alors plus courts, plus massifs, moins sujets à des flexions étant donné la superposition des deux rotors, le centre de gravité est plus bas et aligné sur les rotors, ce qui assure une sustentation alignée du centre de gravité et de la portance. La deuxième motricité fig. 4 (9) active au moins une hélice de poussée de translation, dont le pas est variable pour piloter l'aéronef et permet de réagir immédiatement sur les conditions de vol. Le pas piloté de l'hélice de poussée se comporte comme une hélice d'avion qui peut être une mise en drapeau de l'hélice pour la montée verticale de l'aéronef, puis le pas variable est piloté en pas positif pour assurer la translation en avant. Le pas peut être réverse pour diminuer la vitesse de translation ou simplement pour contrer les vents de façon à garder une stabilité de vol. Cette hélice de poussée doit être positionnée mécaniquement au centre de gravité des contre poussées aérodynamiques des rotors et de la cabine, pour assurer un vol équilibré. Cette hélice de poussée, montée fixe, peut être articulée mécaniquement ou hydrauliquement ou électriquement Fig.4 et 5 (1) et alors couplée avec les commandes de vol des gouvernes latérales, suivant un petit coefficient de mouvement angulaire de 2 à 5 voir 10 % des gouvernes. En effet à la vitesse nulle, les commandes n'ont aucun effet étant donné l'absence de vent relatif, aussi l'hélice de poussée peut contribuer, au pilotage de la latéralité, car les gouvernes latérales ne seront efficaces que pendant le voyage avec une vitesse minimum de translation. L'implantation d'une nouvelle gouverne s'impose à basse vitesse ou vitesse nulle. Cette nouvelle gouverne oriente le flux des rotors Fig. 4 et 5 (6) afin de donner un couple, une force de rotation vers la droite ou la gauche, de la cellule, par rapport aux rotors, et le centre de gravité, pour se positionner naturellement face au vent ou pour se poser dans les meilleures conditions suivant le pilotage de l'homme de l'art. Une autre variante de pilotage pour gérer la rotation, est possible Fig. 4 et 5, il est évident que déplaçant un tout petit peu l'axe de rotation de l'hélice de poussée (1) par rapport au centre de l'axe des doubles rotors on induit un couple de rotation vers la droite ou vers la gauche (6) des rotors permettant le sens du pilotage de l'aéronef sur une autorotation gauche ou droite. Ce léger gauchissement de l'axe (9-10) de l'hélice Fig.5 couplé aux gouvernes latérales (7,8) des Fig. 4 et 5 assure un pilotage du sens du vol par une inclinaison engageant un virage par exemple. Il est ainsi mis en évidence d'établir à basse vitesse de nouvelles gouvernes verticales de compensation de roulis, à cause de l'absence de pas cyclique, ce qui permet d'établir un couple de rotation entre les rotors et la cellule vers la gauche ou la droite et un alignement avec le vent de face. Ces nouvelles gouvernes sont liées mécaniquement, hydrauliquement ou électriquement aux gouvernes de pilotage de la latéralité où l'air soufflé par les rotors induit et impose un couple Rotor/cellule droit ou gauche aidé par le centre de gravité implanté dans le cône des pâles Fig.3(4). Ces dérives sont évidemment pilotées couplées pour un pilotage de latéralité et de roulis, elles ne réagissent que sur le sens vertical de l'équilibre par
l'orientation du flux des écoulements de l'air des rotors à faible vitesse et perdent leur efficacité avec la vitesse de translation. Cette gouverne de compensation demande de nouvelles approches de maniabilité de l'aéronef, mais évite les bruits mécaniques du pas collectif des rotors, l'absence de cette technologie rend silencieux le vol et les approches. La signature sonore ou de perturbation électromagnétique de l'air est fortement diminuée, du fait de l'optimisation de la portance optimisée de par son pilotage de sustentation variable, parfaitement adapté avec la vitesse et la traînée, à haute vitesse, la traînée est grandement diminuée tout en gardant la portance réellement utile. L'absence des battements mécaniques des pâles diminue grandement la signature sonore et électromagnétique par les effets de la magnétostriction diminuée par la suppression des tensions variables importantes mises en jeu sur les pâles. Le gain de bruit est d'au moins 8 à 10 décibels au décollage. La puissance utile avec un moteur thermique ou électrique, par exemple non limitatif, sera très efficace avec 110 chevaux afin de lancer l'ensemble des rotors sans effort pour un aéronef de charge totale de 500 kilos environ. Des modèles plus gros et puissants pourront adopter cette technologie simplifiée, avec deux moteurs à pistons ou turbines ou turbopropulseurs. La puissance motrice de sustentation est à vitesse constante, couple variable, seul le pas des hélices varie modifiant la charge du couple. La charge du couple avec un moteur peut se transposer des rotors à l'hélice via une boite de transfert pilotée électroniquement ou mécaniquement à la ou les hélices de translation, avec une priorité sur le couple minimum des rotors. S'il y a deux moteurs, la sécurité devient exceptionnelle. La vitesse de translation du vol de type d'aéronef est largement supérieure à un hélicoptère, nous pensons atteindre facilement 250 nœuds, et dans un silence remarquable, d'un vrai cousin d'air, par la stabilité mécanique, avec une consommation faible, une diminution des signatures infrarouge et de pollution dans l'air avec les moindres efforts, ce qui assure une sécurité mécanique très élevée. Nous avons donné à cet aéronef le nom « Pica-Gyr » pour cette technologie d'une nouvelle convivialité de vol et de stabilité mécanique et de sécurité mécanique et de vol. Cet aéronef piloté en mode multiaxes est assisté par l'intégration de la technologie intelligente à piézo qui régule, élimine les tensions de charges magnétiques déjà fortement diminuées par l'absence de battement des pâles, et cependant il en reste encore qui s'accumulent sur les voilures, les moteurs, et les boites de transfert. En effet, cet aéronef d'une configuration nouvelle avec les voilures tournantes, génère quand même des champs magnétiques tournants, comme toute hélice à. pas fixe qui tourne, ce qui crée des pollutions électromagnétiques importantes, altérant les qualités de l'air et les combustions des moteurs thermiques. Cet aéronef peut porter deux à trois places ou du fret à moindre coût. Différentes variantes de charges utiles sont à développer suivant ce principe de technologie simple et efficace de sustentation optimisée avec la vitesse, ajouté d'une force de translation. La demande fait appel à l'antériorité du PCT/F 10/000572 du 16/08/2010. La présente demande répond aux nouvelles normes de l'environnement.
Claims
REVENDICATIONS
.."-Procédé qui sécurise et stabilise un aéronef par l'usage mécanique de deux axes de pilotage intégrés, aéronef constitué d'un double rotor contre rotatif par les rotors tournants en sens inverse couplés à un moteur de lancement, ce qui dispense d'une hélice de contre couple, permet un décollage vertical, et l'intégration d'au moins une hélice de poussée pilotée, l'aéronef n'ayant pas de pas cyclique sur le rotor uniquement un pas variable sur les pâles des rotors, des gouvernes de compensation de roulis sont installées, couplées pour le pilotage avec les gouvernes de latéralité, cet aéronef devient silencieux, et se pose sans roulage.
2° Appareil de vol, aéronef à voilure tournante constitué d'un moteur thermique, électrique ou turbine couplé à un double rotor contre rotatif qui est une double voilure tournante en sens inverse avec des pâles courtes et larges à pas variable uniquement, qui assurent l'énergie de sustentation, via une boite de transfert mécanique ou hydraulique en fonction de la vitesse qui est pilotée par la commande depuis la cellule, le moteur active la puissance à au moins une hélice de poussée horizontale, avec pas variable, voire réverse, l'aéronef par la vitesse de translation se met en auto sustentation naturelle, le moteur se débrayant et restant en marche de fonctionnement, afin d'être piloté immédiatement en substitution de l'auto portance des rotors, ces deux axes pilotés et motorisés assurent une sécurité, une convivialité de silence qui respecte l'environnement, et nécessite une faible surface d'atterrissage, exemple réalisé non limitatif, par l'homme de l'art.
3°- Appareil suivant la revendication 2 est muni de gouvernes de compensation de roulis couplées par l'homme de l'art avec les gouvernes de pilotage latéral, ou de roulis, pour les faibles vitesses.
4e- Appareil suivant les revendications 2 ou 3 se pilote par le pilotage latéral, avec un gauchissement droit ou gauche de l'hélice de poussée afin d'assurer un équilibre vertical de pilotage à faible vitesse, et un engagement en virage.
5°- Appareil suivant toutes les revendications permet de réduire fortement les consommations de carburant et les signatures sonores et électromagnétiques, et infra rouges du fait de la diminution des efforts des battements mécaniques des pâles et par conséquent des effets de magnétostriction, ce qui assure une sécurité mécanique très élevée.
6°- Appareil, suivant toutes les revendications, assure de par les ailes courtes, une qualité d'équilibre vertical et de sustentation parfaitement adaptée à la vitesse de translation, ce qui apporte une sécurité mécanique active importante et une stabilité mécanique, avec une forte diminution des pollutions électromagnétiques, différentes variantes de charges utiles peuvent être réalisées par l'homme de l'art suivant ces principes associés simples et efficaces de voilures tournantes à ailes courtes/larges et uniquement à pas variable sans pas cyclique et animées d'une force de poussée de translation.
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