WO2023135275A1 - Aeronef a voilure tournante a usage mixte, a chaine cinematique alignee - Google Patents

Aeronef a voilure tournante a usage mixte, a chaine cinematique alignee Download PDF

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WO2023135275A1
WO2023135275A1 PCT/EP2023/050783 EP2023050783W WO2023135275A1 WO 2023135275 A1 WO2023135275 A1 WO 2023135275A1 EP 2023050783 W EP2023050783 W EP 2023050783W WO 2023135275 A1 WO2023135275 A1 WO 2023135275A1
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Grégoire BOURGUIGNON
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Roze Mobility
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    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/20—Transmission of mechanical power to rotors or propellers
    • B64U50/27—Transmission of mechanical power to rotors or propellers with a single motor serving two or more rotors or propellers

Definitions

  • the invention relates to a rotary-wing aircraft with an aligned kinematic chain.
  • This aircraft is for mixed use, in particular with carrying passengers in piloted mode or carrying loads in drone mode.
  • VLA Very Light Aircraft
  • very light aircraft respond to rules different from those of airplanes both in the construction itself and in maintenance. This has allowed many innovations and access to flight to many new enthusiasts.
  • the field concerned by the present invention is a rotary-wing aircraft in the VLA very light aircraft category.
  • a rotary-wing aircraft comprises, in known manner, the following main parts:
  • a rotary wing comprising at least two blades, rotating in a substantially horizontal plane, tiltable along a given angular range
  • VLA design is identical to that of certified aircraft, but the weight criterion is prohibitive to remain in this class of flight and the mass is necessarily more limited, according to the legislations and the evolutions of these legislations. Also, the mass of VLA class aircraft must be limited to allow the re-import of two passengers or the largest possible load in drone mode. [0006] In addition, existing aircraft have a different center of gravity depending on whether they are empty or loaded. Weight is therefore a notion which must be anticipated and according to the known art, counterweights are provided in the architecture of the empty aircraft to balance, for example the weight of the engine by advantageously positioning the passengers or dead weights.
  • the aircraft according to the present invention consists in providing an architecture common to the two modes, the piloted mode with the carriage of passengers and the drone mode with the carriage of a load, whether the applications are civil, military, private or commercial.
  • the object of the present invention is also to allow said rotary-wing aircraft to be transported to any place of intervention and movement from the parking or manufacturing area. However, this place may be very far from the place of residence of said aircraft. In addition, this place can also be modified according to the needs. In fact, the aircraft must be able to be dismantled for a transfer in a limited volume, therefore at costs which are also limited.
  • the rotary-wing aircraft according to the invention comprises:
  • skid unit with equipment adapted to the intended application, and is characterized in that the motor drive shaft, the transfer case with its second output and the tail rotor drive shaft are aligned.
  • This rotary-wing aircraft has a structural core and this structural core is monolithic.
  • the core structure is more particularly made of composite materials based on carbon fibers and comprises laterally housings, capable of receiving the fuel tanks, necessary for supplying the drive motor.
  • the rotary-wing aircraft comprises a skid unit connected to the heart of structure by quick fasteners.
  • the tail comprises a connecting flange and the structural core comprises a fixing flange capable of cooperating with said connecting flange.
  • the core structure comprises a cradle intended to receive the drive motor.
  • the engine output transmission shaft, the transfer case with its first output to the rotary wing and its other output to the tail rotor, are in the same plane.
  • the controls are electric and in passenger carrying mode, the controls are manual.
  • the aircraft according to the invention comprises its center of gravity located substantially along the axis of the rotor mast.
  • the center of gravity of the aircraft is substantially identical when the aircraft is empty or laden.
  • the aircraft is already balanced when it is empty.
  • the invention also covers a container for a rotary wing aircraft according to the present invention.
  • This container comprises a framework with reception means for receiving the various units of said aircraft:
  • This container comprises six sides:
  • the upper face is supported by vertical uprights, each comprising two upper and lower coaxial sections, mounted telescopically relative to each other.
  • This container is also equipped with an operating hoist, mounted on a beam, movable relative to said upper face.
  • the walls consist of a sandwich, honeycomb core in particular and light alloy skins.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of the rotary-wing aircraft according to the present invention, in drone version, with load carrying.
  • FIG. 2 represents an exploded diagrammatic view of the various constituent parts of the rotary-wing aircraft of FIG. 1.
  • FIG. 3 represents a view of the kinematics of the transmission with its alignment.
  • FIG. 4 shows a view of a transport container of the rotary-wing aircraft, according to the present invention, before it is placed in said container.
  • FIG. 5 shows a view of a transport container of the rotary-wing aircraft, according to the present invention, with the aircraft dismantled and in the transport position.
  • the rotary wing aircraft comprises a core structure 10, a drive motor 12, with a transfer case 14, a rotary wing 16 and its controls, a tail 18, a tail rotor 20 and its controls, a cockpit 22 and a skid unit 24.
  • the core structure 10 visible in Figure 2 is made of monolithic composite material.
  • This structural core is monolithic and receives all the components of the aircraft.
  • the front and the rear are considered opposite the direction of flight symbolized by the arrow F.
  • This monolithic structure core 10 comprises a front housing 10-1 intended to receive a cradle 12-1 itself adapted to receive the drive motor 12.
  • a central housing 10-2 receives the transfer case 14.
  • open side housings 10-3 in this case 4 side housings in the embodiment shown, are intended to receive fuel tanks, intended to supply the drive motor 12.
  • the heart of the structure 10 comprises an extension 10-4 with a termination of substantially hollow cylindrical shape, with a fixing flange 10-5 .
  • Structural reinforcements 10-6 are arranged laterally.
  • the drive motor 12 is attached to the heart of the structure and maintained by the cradle 12-1.
  • This drive motor 12 comprises an output transmission shaft 12-3 which is connected to the transfer case 14. It is supplied with fuel from the fuel tanks 12-2, in a known manner.
  • the engine is an internal combustion engine of the type known, in particular under the registered trademarks ROTAX or D-Motor, in order to supply and distribute the mechanical power necessary for the rotary wing 16 and the tail rotor 20 to ensure their start-up. spin.
  • the transfer case 14 receives the output transmission shaft 12-3 of the motor 12 and comprises sets of bevel and stepped gears as well as two outputs, a first output 14-1 towards the rotary wing 16 and the other 14-2 towards the tail rotor 20. This makes it possible, from a common speed of rotation of the output transmission shaft 12-3 of the drive motor 12, to obtain a constant ratio of the differentiated speeds of rotation of the rotary wing 16 and rotation of the tail rotor 20.
  • the rotary wing 16 comprises in known manner a rotor 16-1, in this case a rotor 16-1 receiving two blades 16-2 in the embodiment shown.
  • This 16-1 rotor also comprises, in a known manner, the various bearings, bearings, shafts, rings and linkages for controlling the incidence of the blades, the inclination of the rotor forwards or backwards, and/or towards the right or left sides to ensure elevation, descent, left or right turns and hovering.
  • These various commands which are not the subject of the present invention, are grouped together under the common reference 16-2. Electric motors ensure, in the drone variant presented, the movements of these various controls 16-2 instead of manual controls in a piloted version.
  • the tail rotor 20 is connected to the output 14-2 of the transfer case 14 by a transmission shaft 20-1.
  • the tail rotor 20 comprises two blades 20-2 and a bevel gear 20-3 in order to be able to drive the blades 20-2 of the tail rotor 20 in rotation in a plane parallel to the direction of flight F.
  • control 20-4 modifies the incidence of the blades, in a known manner, to increase or decrease the anti-rotation torque, depending on the flight parameters and the parameters of the rotary wing.
  • the tail 18 is connected to the core structure 10 by a connecting flange 18-1 intended to cooperate for example by means of a bayonet assembly, with the fixing flange 10-5 of the extension 10-4 with a substantially shaped termination cylindrical hollow of the heart of monolithic structure 10.
  • the tail 18 is therefore removable.
  • the profile of the tail 18 is geometrically perfectly adapted to that of the extension 10-4 in order to ensure continuity of the outer surface and a connection to the flange 10-5.
  • the tail 18 has access hatches 18-5 and other wing appendages 18-6 according to aerodynamic needs.
  • the tail 18 receives in its interior volume, the transmission shaft 20-1 of the tail rotor 20.
  • the tail 18 receives at its free end, opposite the end which carries the connecting flange 18-1, the tail rotor tail 20 and its bevel gear 20-3.
  • the cockpit 22 is shown for the drone variant as indicated, that is to say minimalist 22-1, housing the piloting units and the on-board electronics, not shown.
  • This cockpit 22 is of aerodynamic shape to limit drag and of a strength suitable for use and in particular ensuring resistance to impacts from volatiles, for example or impacts from ammunition in the event of military application.
  • the cockpit 22 constitutes a protective casing.
  • the particular architecture of the aircraft according to the present invention is arranged so that the output transmission shaft 12-3 of the engine 12, the transfer case 14 with its first output 14-1 towards the rotary wing 16 and its other output 14-2 to the tail rotor 20 are in the same plane.
  • the motor shaft 12-3, the transfer case 14 with its output 14-2 and the shaft 20-1 are perfectly aligned, see figure 3.
  • This alignment leads to certain advantages because it brings a strong compactness, better reliability, improved efficiency, limitation of mechanical losses and less wear of parts, these advantages not being limiting.
  • the vibrations are also partly limited by this alignment, which is important to maintain a perfect integrity of the structure without the need to provide specific reinforcements, synonymous with additional weight and degraded performance.
  • the rotary wing aircraft has multiple applications. As is known, it is necessary to provide a skid unit 24 to rest on the ground. Pads are understood to mean rigid pads intended to rest on the ground but also floating pads to rest on a liquid surface for certain applications.
  • the skid unit 24 comprises means 24-1 for connecting with the core structure 10 so as to make it removable. These connecting means 24-1 are quick couplers.
  • This skid unit according to the feature of the present invention, comprises the on-board members 24-2, linked to the application.
  • the skid unit 24 comprises a housing intended to receive a reservoir for storing said phytosanitary product, spray booms, means for pumping and pressurizing said phytosanitary product to distribute it through said booms.
  • the skid unit 24 comprises a trunk intended to receive a load. This trunk may include means for opening/closing in flight in order to ensure the contents of said trunk are released in flight.
  • the rotary-wing aircraft according to the invention comprises four units:
  • the rotary-wing aircraft according to the present invention is made up of removable units, in particular the tail 18 since it suffices to uncouple this tail 18 from the heart of the structure 10 and to disconnect, in line with the outlet 14-2 from the transfer case 14, the transmission shaft 20-1 driving the tail rotor.
  • the mechanical connection may be a splined shaft and a splined tube, as is well known.
  • the skid unit 24 can easily be uncoupled from the core structure 10 by dismantling the quick fasteners.
  • the rotary-wing aircraft according to the present invention can be transported in a restricted volume in the event of missions over remote territories, more particularly in the volume a container of standardized dimensions.
  • the rotary-wing aircraft according to the present invention is made up of removable units, in particular the tail 18 since it suffices to uncouple this tail 18 from the heart of the structure 10 and to disconnect, in line with the outlet 14-2 from the transfer case 14, the transmission shaft 20-1 driving the tail rotor.
  • the mechanical connection can be a splined shaft and a splined tube, in a well-known way.
  • the skid unit 24 can easily be uncoupled from the core structure 10 by dismantling the quick fasteners.
  • the rotary-wing aircraft according to the present invention can be transported in a restricted volume in the event of missions over remote territories, more particularly in the volume a container of standardized dimensions.
  • the present invention therefore also relates to a transport container 30 intended to receive a rotary-wing aircraft, in particular that of the present invention.
  • a transport container 30 intended to receive a rotary-wing aircraft, in particular that of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 represent this transport container 30.
  • This transport container 30 according to the present invention allows the transport of the various units of the rotary-wing aircraft according to the present invention but also to ensure the assemblies / disassembly of these different units, constituting a workshop, this in particular for commissioning in places with low equipment.
  • the transport container 30 according to the present invention comprises an architecture making it of a very limited weight, which allows travel over long distances by air means, without the weight coming to burden the financial cost and / or the possibilities of land or air transport
  • the transport container 30 is parallelepipedic in shape, with a front face 30-1, a rear face 30-2, an upper face 30-3, a lower face 30-4 and two side faces 30 -5 and 30-6.
  • a frame 32 provides mechanical rigidity.
  • This framework 32 comprises tubular elements 34 along the 4 edges of the upper 30-3 and lower 30-4 faces and in the middle part, made of light alloy.
  • the tubular elements 34 of these faces are braced by vertical uprights 36, 6 in number, arranged at each intersection, also made of light alloy.
  • Each vertical upright 36 comprises two upper 36-1 and lower 36-2 coaxial sections, mounted telescopically relative to each other, in this case the upper section 36-1 being able to slide in the lower section 36- 2.
  • the upper sections 36-1 are fixed to the tubular elements 34 of the upper face 30-3 and the lower sections 36-2 are fixed to the tubular elements 34 of the lower face 30-4.
  • the upper face 30-3 can therefore be raised relative to the lower face.
  • the transport container comprises panels 40 attached to the frame 32. These panels are advantageously, in the selected mode, made of composite material of the sandwich type with a honeycomb core and sheet skins of light metal alloy. Such panels are very rigid and at the same time very light in weight.
  • the front 30-1 and rear 30-2 faces are mounted, for at least one of them, pivoting relative to the lower face 30-4 so as to be able to open said front and rear faces and to make them rest on the ground.
  • the front 30-1 and rear 30-2 faces are positioned in the plane of the lower face to form a clean floor of great length allowing work assembly in any area, even in natural terrain.
  • the upper face 30-3 comprises a maneuvering hoist 42, mounted on a beam 44 movable relative to said upper face 30-3, under said upper face, along the front / rear axis of the container .
  • the operating hoist 42 is movable in translation on said beam, therefore transversely with respect to the front/rear axis.
  • This maneuvering hoist 42 makes it possible to move the various constituent units of the rotary-wing aircraft according to the present invention both for assembly and for disassembly, in any place, even isolated. Even if the parts are of reduced weight, the number of constituent parts being limited, the weight of each of them is greater than the capacities of servants, especially when the aim is to be able to act with a small number of operators.
  • the dimensions of the container are adapted just to the dimensions of the parts and the peripheral space for the movement of the servants is very limited.
  • the rotary wing aircraft according to the present invention is arranged in a particular way in the container to gain compactness.
  • the blades are removed from the main rotor.
  • Tail 18 is disassembled, skid unit 24 as well.
  • the implementation of the rotary-wing aircraft according to the present invention is carried out in the manner shown in Figure 5 more particularly.
  • the disassembled blades are advantageously placed in a side receptacle, in the lower part.
  • the tail 18 and its tail rotor are also placed in a cradle adapted, laterally, on the opposite side of the blades.
  • the core structure assembly with its motor, its transfer case, its motor and its rotor is placed on a sliding cradle on the lower face in the middle part.
  • the skid unit 24 is placed above the central frame and rests on lateral supports 38 attached to the side faces so that the rotor is positioned in the free space under the skids with an essential gain in compactness. Clamps are provided by any means, this not being the essence of the invention and can be adapted without inventive effort.
  • the aircraft according to the present invention has a simple design while being easy to implement, very versatile. Indeed, the cockpit can be modified by providing manual controls instead of controls by electric motors of the drone and two seats for carrying the pilot and the co-pilot or passenger or operator. The constituent elements remain the same. Both the size and the weight are quite acceptable for transport by land, sea or air and in particular by helicopter winching as close as possible to the work areas when necessary. The missions are very versatile, bringing almost immediately a unit to mission-appropriate skids.
  • the rotary-wing aircraft according to the present invention is produced by integral molding in carbon fibers and inserts in a resistant light alloy such as titanium.
  • the structural core 10 in particular is made of composite materials based on carbon fibers in order to produce a light element and having strong mechanical properties since it receives all the elements of the aircraft which are connected to said core.
  • Mechanical parts can be obtained from machined titanium, especially for transmissions which are usually heavy.
  • the engine itself can be standard but can also be developed to deliver increased power, making the rotary-wing aircraft according to the present invention even more efficient, in particular for military applications.
  • the weight of the aircraft is in fact very limited, allowing a greater payload and very interesting flight performance.

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Abstract

Aéronef à voilure tournante, comprenant : - un moteur d'entraînement (12) avec un arbre (12-3) de sortie moteur, - un boîtier de transfert (14) recevant l'arbre (12-3) de sortie moteur avec une première sortie (14-1) et une seconde sortie (14-2), - un cockpit et son électronique de bord, - une voilure tournante avec son rotor et des pales, - une queue et son rotor de queue (20) avec un arbre d'entraînement (20-1) dudit rotor de queue, et - une unité à patins avec des équipements adaptés à l'application envisagée, caractérisé en ce que l'arbre moteur (12-3) du moteur (12), le boîtier transfert (14) avec sa seconde sortie (14-2) et l'arbre d'entraînement (20-1) du rotor de queue (20) sont alignés

Description

Description
Titre de l'invention : AERONEF A VOILURE TOURNANTE A USAGE MIXTE, A CHAINE CINEMATIQUE ALIGNEE
[0001] L'invention concerne un aéronef à voilure tournante, à chaîne cinématique alignée. Cet aéronef est à usage mixte notamment avec emport de passagers en mode piloté ou emport de charge en mode drone.
[0002] Dans le monde aéronautique, une catégorie d'aéronefs est classée en VLA, du trigramme anglo-saxon Very Light Aircraft, aéronefs très légers. Ces aéronefs très légers répondent à des règles différentes de celles des avions tant dans la construction elle-même que dans la maintenance. Ceci a permis de nombreuses innovations et l'accès au vol à de nombreux nouveaux adeptes. Les contraintes subsistent pour ce type de classement comme pour tous les aéronefs, et de façon prépondérante, le poids. Il est à noter que l'excès de poids est toujours à combattre car pour une même puissance développée, plus la structure est lourde plus la charge emportée est limitée, qu'il s'agisse de passagers ou de fret ou d'autre éléments. De plus, c'est un cercle vicieux car plus la structure est lourde, plus il faut de puissance, plus il faut de puissance plus il faut de carburant sauf à limiter le rayon d'action. Il s'agit donc toujours d'un compromis.
[0003] Le domaine concerné par la présente invention est un aéronef à voilure tournante en catégorie aéronefs très légers VLA.
[0004] Un aéronef à voilure tournante comprend, de façon connue, les parties principales suivantes :
- une cellule, pour recevoir des pilotes/passagers ou pour recevoir les moyens électronique de pilotage autonome,
- une motorisation associée à un réservoir de carburant,
- une voilure tournante comportant au moins deux pales, tournant dans un plan sensiblement horizontal, inclinable suivant une plage angulaire donnée,
- une première transmission, avec un axe de rotation sensiblement vertical, interposée entre le moteur et ladite voilure tournante,
- un rotor anti-rotation, tournant dans un plan sensiblement vertical,
- une seconde transmission, avec un axe de rotation sensiblement horizontal, interposée entre ledit moteur et ledit rotor anti rotation,
- une queue destinée à supporter le rotor anti rotation et à l'éloigner de la voilure tournante,
- des patins d'appui au sol, sur lesquels repose l'aéronef posé.
[0005] La conception en VLA est identique à celle des aéronefs certifiés, mais le critère de poids est rédhibitoire pour rester dans cette classe de vol et la masse est nécessairement plus limitée, suivant les législations et les évolutions de ces législations. Aussi, la masse des aéronefs de classe VLA doit être limitée pour permettre reimport de deux passagers ou d'une charge la plus importante possible en mode drone. [0006] De plus, les aéronefs existants comprennent un centre de gravité différent selon qu’ils sont vides ou chargés. Le poids est donc une notion qui doit être anticipée et selon l'art connu, des contre poids sont prévus dans l'architecture de l'aéronef vide pour équilibrer, par exemple le poids du moteur en positionnant avantageusement les passagers ou des poids morts.
[0007] L'aéronef selon la présente invention consiste à prévoir une architecture commune aux deux modes, le mode piloté avec l'emport de passagers et le mode drone avec emport de charge, que les applications soient civiles, militaires, privées, commerciales. Le but de la présente invention est également de permettre un transport dudit aéronef à voilure tournante sur tout lieu d'intervention et d'évolution depuis la zone de stationnement ou de fabrication. Or, ce lieu peut être très éloigné du lieu de résidence dudit aéronef. De plus, ce lieu peut aussi être modifié en fonction des besoins. De fait, l'aéronef doit pouvoir être démontable pour un transfert dans un volume limité, donc à des coûts, eux aussi, limités. Les applications en version emport de charge sont nombreuses, qu'il s'agisse du domaine militaire, du domaine agricole pour des traitements phytosanitaires de zones importantes, pour du ravitaillement de sites inaccessibles autrement que par la voie des airs, pour ne citer que ces exemples d'applications. L'autonomie de l'aéronef à voilure tournante selon la présente invention est tout à fait adaptée à des missions locales et permet de travailler avec un rayon d'action de l'ordre de 250 kms pour donner un ordre d'idée. De plus, dans la version emport de charge, il faut pouvoir disposer de moyens de fixation amovible de la charge afin de pouvoir mettre en place un container destiné à recevoir des colis, des moyens de pulvérisation avec les réservoirs associés, contenant le produit phytosanitaire, des caméras de surveillance et de contrôle, des capteurs de mesure ou autres armes en version militaire, de nouveau pour ne citer que ces applications.
[0008] L'aéronef à voilure tournante selon l'invention comprend :
- un moteur d'entraînement avec un arbre de sortie moteur,
- un boîtier de transfert avec une première sortie et une seconde sortie,
- un cockpit et son électronique de bord,
- une voilure tournante avec son rotor et des pales,
- une queue et son rotor de queue, et
- une unité à patins avec des équipements adaptés à l'application envisagée, et se caractérise en ce que l'arbre moteur du moteur, le boîtier transfert avec sa seconde sortie et l'arbre d'entraînement du rotor de queue sont alignés.
[0009] Cet aéronef à voilure tournante dispose d'un cœur de structure et ce cœur de structure est monolithique.
[0010] Le cœur de structure est plus particulièrement réalisé en matériaux composites à base de fibres de carbone et comprend des logements latéralement, aptes à recevoir les réservoirs de carburant, nécessaires à l'alimentation du moteur d'entraînement.
[0011] L'aéronef à voilure tournante selon l'invention comprend une unité à patins reliée au cœur de structure par des attaches rapides.
[0012] Plus particulièrement, la queue comprend une bride de liaison et le cœur de structure comprend une bride de fixation apte à coopérer avec ladite bride de liaison.
[0013] Selon une autre caractéristique, le cœur de structure comprend un berceau destiné à recevoir le moteur d'entraînement.
[0014] Selon une caractéristique spécifique d'architecture, l'arbre de transmission de sortie du moteur, le boîtier transfert avec sa première sortie vers la voilure tournante et son autre sortie vers le rotor de queue, sont dans un même plan.
[0015] En mode drone, les commandes sont électriques et en mode emport de passagers, les commandes sont manuelles.
[0016] L'aéronef selon l'invention comprend son centre de gravité situé sensiblement le long de l'axe du mat rotor. Ainsi, selon l'invention, le centre de gravité de l'aéronef est sensiblement identique quand l'aéronef est vide ou en charge. Avantageusement, l'aéronef est déjà équilibré lorsqu'il est vide.
[0017] L'invention couvre aussi un container pour aéronef à voilure tournante selon la présente invention. Ce container comprend une ossature avec des moyens de réception pour recevoir les différentes unités dudit aéronef :
- cœur de structure avec moteur d'entraînement et boîtier transfert,
- queue et rotor de queue,
- unité à patins, et
- pales de la voilure.
[0018] Ce container comprend six faces :
- une face inférieure,
- une face supérieure,
- deux faces avant et arrière, avec au moins l'une d'elles montée articulée par rapport à la face inférieure, et
- deux faces latérales.
[0019] La face supérieure est supportée par des montants verticaux, comprenant chacun deux profilés coaxiaux supérieur et inférieur, montés de façon télescopique l'un par rapport à l'autre.
[0020] Ce container est aussi équipé d'un palan de manœuvre, monté sur une poutre, mobile par rapport à ladite face supérieure.
[0021] Selon un mode particulier de réalisation, les parois sont constituées d'un sandwich, âme en nid d'abeille notamment et peaux en alliage léger.
[0022] L'aéronef à voilure tournante selon la présente invention est maintenant décrit à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent :
[0023] [Fig. 1] représente une vue schématique en perspective de l'aéronef à voilure tournante selon la présente invention, en version drone, avec emport de charge. [0024] [Fig. 2] représente une vue schématique éclatée des différentes parties constitutives de l'aéronef à voilure tournante de la figure 1.
[0025] [Fig. 3] représente une vue de la cinématique de la transmission avec son alignement.
[0026] [Fig. 4] représente une vue d'un container de transport de l'aéronef à voilure tournante, selon la présente invention, avant sa mise en place dans ledit container.
[0027] [Fig. 5] représente une vue d'un container de transport de l'aéronef à voilure tournante, selon la présente invention, avec l'aéronef démonté et en position transport.
[0028] L'aéronef à voilure tournante selon la présente invention est maintenant décrit en regard des figures 1 ou 2, indifféremment.
[0029] L'aéronef à voilure tournante selon la présente invention comprend un cœur de structure 10, un moteur d'entraînement 12, avec un boitier transfert 14, une voilure tournante 16 et ses commandes, une queue 18, un rotor de queue 20 et ses commandes, un cockpit 22 et une unité 24 à patins.
[0030] Le cœur de structure 10 visible sur la figure 2, est en matériau composite monolithique. Ce cœur de structure est monolithique et reçoit tous les organes de l'aéronef. L'avant et l'arrière sont considérés en regard de la direction de vol symbolisée par la flèche F. Ce cœur de structure 10 monolithique, comprend un logement avant 10-1 destiné à recevoir un berceau 12-1 lui-même adapté pour recevoir le moteur d'entraînement 12. Un logement central 10-2 reçoit le boîtier transfert 14. Sur les flancs du cœur de structure, des logements latéraux ouverts 10-3, en l'occurrence 4 logements latéraux dans le mode de réalisation représenté, sont destinés à recevoir des réservoirs de carburant, destinés à alimenter le moteur d'entraînement 12. Sur l'arrière, le cœur de structure 10 comprend un prolongement 10-4 à terminaison de forme sensiblement cylindrique creuse, avec une bride de fixation 10-5. Des renforts de structure 10-6 sont disposés latéralement.
[0031] Le moteur d'entraînement 12 est rapporté dans le cœur de structure et maintenu par le berceau 12-1. Ce moteur d'entraînement 12 comprend un arbre de transmission de sortie 12-3 qui est relié au boîtier transfert 14. Il est alimenté en carburant à partir des réservoirs de carburant 12-2, ceci de façon connue. Le moteur est un moteur à explosion interne de type connu, notamment sous les marques déposées ROTAX ou D-Motor, afin de fournir et de distribuer la puissance mécanique nécessaire à la voilure tournante 16 et au rotor de queue 20 pour en assurer la mise en rotation.
[0032] Le boitier transfert 14 reçoit l'arbre de transmission de sortie 12-3 du moteur 12 et comprend des jeux de pignons coniques et étagés ainsi que deux sorties, une première sortie 14-1 vers la voilure tournante 16 et l'autre 14-2 vers le rotor de queue 20. Ceci permet, à partir d'une vitesse commune de rotation de l'arbre de transmission de sortie 12-3 du moteur d'entraînement 12, d'obtenir un ratio constant des vitesses différenciées de rotation de la voilure tournante 16 et de rotation du rotor de queue 20.
[0033] La voilure tournante 16 comprend de façon connue un rotor 16-1, en l'occurrence un rotor 16-1 recevant deux pales 16-2 dans le mode de réalisation présenté. Ce rotor 16-1 comporte également de façon connue, les différents roulements, paliers, axes, bagues et tringleries de commande de l'incidence des pales, de l'inclinaison du rotor vers l'avant ou l'arrière, et/ou vers les côtés droit ou gauche pour assurer l'élévation, la descente les virages à gauche ou à droite ainsi que le vol stationnaire. Ces différentes commandes, qui ne sont pas l'objet de la présente invention, sont regroupées sous la référence commune 16-2. Des moteurs électriques assurent, dans la variante drone présentée, les mouvements de ces différentes commandes 16-2 en lieu et place de commandes manuelles dans une version pilotée.
[0034] Le rotor de queue 20 est relié à la sortie 14-2 du boîtier transfert 14 par un arbre de transmission 20-1. Le rotor de queue 20 comprend deux pales 20-2 et un renvoi d'angle 20-3 afin de pouvoir entraîner en rotation les pales 20-2 du rotor de queue 20 dans un plan parallèle à la direction de vol F. Une tringlerie de commande 20-4 assure la modification d'incidence des pales, ceci de façon connue, pour augmenter ou diminuer le couple anti-rotation, en fonction des paramètres de vol et des paramètres de la voilure tournante.
[0035] La queue 18 est reliée au cœur de structure 10 par une bride de liaison 18-1 destinée à coopérer par exemple moyennant un ensemble à baïonnette, avec la bride de fixation 10-5 du prolongement 10-4 à terminaison de forme sensiblement cylindrique creuse du cœur de structure monolithique 10. La queue 18 est donc démontable. Le profil de la queue 18 est parfaitement adapté géométriquement à celui du prolongement 10-4 afin d'assurer une continuité de la surface extérieure et une liaison à la bride 10-5. La queue 18 comporte des trappes d'accès 18-5 et d'autres appendices alaires 18-6 en fonction des besoins aérodynamiques. La queue 18 reçoit dans son volume intérieur, l'arbre de transmission 20-1 du rotor de queue 20. La queue 18 reçoit à son extrémité libre, opposée à l'extrémité qui porte la bride de liaison 18-1, le rotor de queue 20 et son renvoi d'angle 20-3.
[0036] Le cockpit 22 est représenté pour la variante drone comme indiqué, c'est-à-dire minimaliste 22-1, abritant les organes de pilotage et l'électronique embarquée, non représentée. Ce cockpit 22 est de forme aérodynamique pour limiter la traînée et d'une solidité adaptée à l'usage et notamment assurant la résistance aux impacts de volatils, par exemple ou d'impacts de munitions en cas d'application militaire. Le cockpit 22 constitue un carter de protection.
[0037] On note que l'architecture particulière de l'aéronef selon la présente invention est agencée de sorte que l'arbre de transmission de sortie 12-3 du moteur 12, le boîtier transfert 14 avec sa première sortie 14-1 vers la voilure tournante 16 et son autre sortie 14-2 vers le rotor de queue 20 sont dans un même plan. On note que l'arbre moteur 12-3, le boîtier transfert 14 avec sa sortie 14-2 et l'arbre 20-1 sont parfaitement alignés, voir figure 3. Cet alignement conduit à des avantages certains car il apporte une forte compacité, une meilleure fiabilité, une amélioration du rendement, une limitation des pertes mécaniques et une moindre usure des pièces, ces avantages n'étant pas limitatifs. Ainsi les vibrations sont également en partie limitées par cet alignement, ce qui est important pour conserver une parfaite intégrité de la structure sans avoir besoin d'apporter des renforts spécifiques, synonyme de poids supplémentaires et de performances dégradées.
[0038] Selon la présente invention, l'aéronef à voilure tournante est à applications multiples. De façon connue, il est nécessaire de prévoir une unité à patins 24 pour reposer sur le sol. On entend par patins, des patins rigides destinés à reposer au sol mais aussi des patins flottants pour reposer sur une surface liquide pour certaines applications. Dans le cas de la présente invention, l'unité à patins 24 comprend des moyens de liaison 24-1 avec le cœur de structure 10 de façon à la rendre amovible. Ces moyens de liaisons 24-1 sont des attaches rapides. Cette unité à patins, selon la particularité de la présente invention, comprend les organes embarqués 24-2, liés à l'application. En l'occurrence, pour citer un premier exemple d'application, non limitatif et uniquement exemplifiant, s'il s'agit d'une application pour du traitement phytosanitaire aérien, l'unité à patins 24 comprend un logement destiné à recevoir un réservoir de stockage dudit produit phytosanitaire, des rampes de pulvérisation, des moyens de pompage et de mise sous pression dudit produit phytosanitaire pour le diffuser à travers lesdites rampes. Dans un second exemple, pas plus limitatif que le premier, l'unité à patins 24 comporte un coffre destiné à recevoir une charge. Ce coffre peut comporter des moyens d'ouverture/fermeture en vol afin d'assurer un largage en vol du contenu dudit coffre.
[0039] Ainsi, on constate que l'aéronef à voilure tournante selon l'invention comprend quatre unités :
- le cœur de structure 10 avec son boîtier de transfert 14, son moteur d'entraînement 12 et son rotor 16-1 ainsi que le cockpit 22 et son électronique de bord,
- les pales 16-2 de la voilure tournante
- la queue 18 et son rotor de queue 20
- l'unité à patins 24 avec ses équipements adaptés à l'application envisagée.
[0040] L'aéronef à voilure tournante selon la présente invention est composé d'unités démontables notamment la queue 18 puisqu'il suffit de désaccoupler cette queue 18 du cœur de structure 10 et de déconnecter, au droit de la sortie 14-2 du boîtier de transfert 14, l'arbre de transmission 20-1 entraînant le rotor de queue. La connexion mécanique peut être un arbre cannelé et un tube cannelé, de façon bien connue. De même, l'unité à patins 24 peut être désaccouplée de façon aisée du cœur de structure 10 par démontage des attaches rapides. En plus d'un accès facilité, d'un entretien et d'une maintenance aisés, l'aéronef à voilure tournante selon la présente invention peut être transporté dans un volume restreint en cas de missions sur des territoires éloignés, plus particulièrement dans le volume d'un container de dimensions standardisées.
[0041] L'aéronef à voilure tournante selon la présente invention est composé d'unités démontables notamment la queue 18 puisqu'il suffit de désaccoupler cette queue 18 du cœur de structure 10 et de déconnecter, au droit de la sortie 14-2 du boîtier de transfert 14, l'arbre de transmission 20-1 entraînant le rotor de queue. La connexion mécanique peut être un arbre cannelé et un tube cannelé, de façon bien connue. De même, l'unité à patins 24 peut être désaccouplée de façon aisée du cœur de structure 10 par démontage des attaches rapides. En plus d'un accès facilité, d'un entretien et d'une maintenance aisés, l'aéronef à voilure tournante selon la présente invention peut être transporté dans un volume restreint en cas de missions sur des territoires éloignés, plus particulièrement dans le volume d'un container de dimensions standardisées.
[0042] La présente invention a donc aussi pour objet un container de transport 30 destiné à recevoir un aéronef à voilure tournante, notamment celui de la présente invention. On se reporte aux figures 4 et 5 qui représentent ce container de transport 30. Ce container de transport 30 selon la présente invention permet le transport des différentes unités de l'aéronef à voilure tournante selon la présente invention mais également d'assurer les assemblages / désassemblages de ces différentes unités, constituant un atelier, ceci notamment pour la mise en service en des lieux à faible équipement. De plus, le container de transport 30 selon la présente invention comprend une architecture le rendant d'un poids très limité, ce qui permet les déplacements sur de longues distances par des moyens aériens, sans que le poids vienne grever le coût financier et/ou les possibilités de transport terrestres ou aériens
[0043] Le container de transport 30 selon la présente invention est de forme parallélépipédique, avec une face avant 30-1, une face arrière 30-2, une face supérieure 30-3, une face inférieure 30-4 et deux faces latérales 30-5 et 30-6. Une ossature 32 assure la rigidité mécanique. Cette ossature 32 comprend des éléments tubulaires 34 selon les 4 arêtes des faces supérieure 30-3 et inférieure 30-4 et en partie médiane, en alliage léger. Les éléments tubulaires 34 de ces faces sont entretoisés par des montants verticaux 36, au nombre de 6, disposé à chaque intersection, également en alliage léger. Chaque montant vertical 36 comprend deux profilés coaxiaux supérieur 36-1 et inférieur 36-2, montés de façon télescopique l'un par rapport à l'autre, en l'occurrence le profilé supérieur 36-1 pouvant coulisser dans le profilé inférieur 36-2. Les profilés supérieurs 36-1 sont solidaires des éléments tubulaires 34 de la face supérieure 30-3 et les profilés inférieurs 36-2 sont solidaires des éléments tubulaires 34 de la face inférieure 30-4. La face supérieure 30-3 peut donc être soulevée par rapport à la face inférieure. Des moyens de blocage à crans débrayables, par exemple, maintiennent l'espacement voulu.
[0044] Le container de transport comprend des panneaux 40 rapportés sur l'ossature 32. Ces panneaux sont avantageusement, dans le mode retenu, réalisés en matériau composite du type sandwich avec une âme en nid d'abeille et des peaux en feuille d'alliage métallique léger. De tels panneaux sont très rigides et en même temps d'un poids très réduit. Les faces avant 30-1 et arrière 30-2 sont montées, pour l'une au moins d'entre elles, pivotantes par rapport à la face inférieure 30-4 de façon à pouvoir ouvrir lesdites faces avant et arrière et à les faire reposer au sol. Ainsi, les faces avant 30-1 et arrière 30-2 se positionnent dans le plan de la face inférieure pour former un sol propre de grande longueur permettant un travail d'assemblage en toute zone, même en terrain naturel.
[0045] De façon avantageuse, la face supérieure 30-3 comprend un palan de manœuvre 42, monté sur une poutre 44 mobile par rapport à ladite face supérieure 30-3, sous ladite face supérieure, suivant l'axe avant / arrière du container. Le palan de manœuvre 42 est déplaçable en translation sur ladite poutre, donc transversalement par rapport à l'axe avant / arrière. Ce palan de manœuvre 42 permet de déplacer les différentes unités constitutives de l'aéronef à voilure tournante selon la présente invention tant pour le montage que pour le démontage, en tout lieu, même isolé. Même si les pièces sont de poids réduit, le nombre de parties constitutives étant limité, le poids de chacune d'elles est supérieur aux capacités de servants surtout quand le but est de pouvoir agir avec un faible nombre d'opérateurs. En outre les dimensions du container sont adaptées juste aux dimensions des pièces et l'espace périphérique de déplacement des servants est très limité.
[0046] L'aéronef à voilure tournante selon la présente invention est disposé de façon particulière dans le container pour gagner en compacité. Les pales sont démontées du rotor principal. La queue 18 est démontée, l'unité à patins 24 également. Dans le container, il est aussi prévu des moyens de réception pour recevoir les différentes unités :
- cœur de structure 10 avec moteur d'entraînement 12 et boîtier transfert 14,
- queue 18 et rotor de queue 20
- unité à patins 24
- pales 16-2 de la voilure 16.
[0047] La mise en place de l'aéronef à voilure tournante selon la présente invention s'effectue de la façon représentée sur la figure 5 plus particulièrement. Les pales démontées sont avantageusement placées dans un réceptacle latéral, en partie inférieure. La queue 18 et son rotor de queue sont également placés dans un berceau adapté, latéralement, du côté opposé des pales. L'ensemble cœur de structure avec son moteur, son boitier transfert, son moteur et son rotor est placé sur un berceau coulissant sur la face inférieure en partie médiane. L'unité à patins 24 est placé au-dessus de l'ossature central et repose sur des appuis latéraux 38 rapportés sur les faces latérales ainsi, le rotor se positionne dans l'espace libre sous les patins avec un gain de compacité essentiel. Des bridages sont prévus par tout moyen, ceci n'étant pas l'essence même de l'invention et pouvant être adaptés sans effort inventif.
[0048] L'aéronef selon la présente invention présente une conception simple tout en étant aisée de mise en œuvre, de très grande polyvalence. En effet, le cockpit peut être modifié en apportant des commandes manuelles en lieu et place des commandes par moteurs électriques du drone et deux sièges pour l'emport du pilote et du copilote ou passager ou opérateur. Les éléments constitutifs restent identiques. L'encombrement comme le poids sont tout à fait acceptables pour du transport par voie terrestre, maritime ou par les airs et notamment par hélitreuillage au plus près des zones de travail lorsque cela s'avère nécessaire. Les missions sont très polyvalentes, en rapportant de façon quasi immédiate une unité à patins adaptée à la mission. L'aéronef à voilure tournante selon la présente invention est réalisé par moulage intégralement en fibres de carbones et inserts en alliage léger résistant comme du titane. Le cœur de structure 10 particulièrement est en matériaux composites à base de fibres de carbones afin de réaliser un élément léger et présentant de fortes propriétés mécaniques puisqu'il reçoit l'ensemble des éléments de l'aéronef qui sont reliés audit cœur. Les pièces mécaniques peuvent être obtenues à partir de titane usiné, notamment pour les transmissions qui sont habituellement d'un poids élevé. Le moteur lui-même peut être standard mais peut aussi être développé pour délivrer une puissance augmentée, rendant l'aéronef à voilure tournante selon la présente invention, encore plus performant, notamment pour des applications militaires. Le poids de l'aéronef est de fait très limité, autorisant une charge d'emport plus importante et des performances de vol très intéressantes.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Aéronef à voilure tournante, comprenant :
- un moteur d'entraînement (12) avec un arbre (12-3) de sortie moteur,
- un boîtier de transfert (14) recevant l'arbre (12-3) de sortie moteur avec une première sortie (14-1) et une seconde sortie (14-2),
- un cockpit (22) et son électronique de bord,
- une voilure tournante (16) avec son rotor (16-1) et des pales (16-2),
- une queue (18) et son rotor de queue (20) avec un arbre d'entraînement (20-1) dudit rotor de queue, et
- une unité à patins (24) avec des équipements adaptés à l'application envisagée, caractérisé en ce que l'arbre moteur (12-3) du moteur (12), le boîtier transfert (14) avec sa seconde sortie (14-2) et l'arbre d'entraînement (20-1) du rotor de queue (20) sont alignés.
[Revendication 2] Aéronef à voilure tournante selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un cœur de structure (10) et en ce que ledit cœur de structure est monolithique.
[Revendication 3] Aéronef à voilure tournante selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cœur de structure (10) est réalisé en matériaux composites à base de fibres de carbone.
[Revendication 4] Aéronef à voilure tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cœur de structure (10) comprend des logements, latéralement, aptes à recevoir les réservoirs de carburant nécessaires au moteur d'entraînement (12).
[Revendication 5] Aéronef à voilure tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité à patins (24) est reliée au cœur de structure (10) par des attaches rapides.
[Revendication 6] Aéronef à voilure tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la queue (18) comprend une bride de liaison (18-1) et le cœur de structure (10) comprend une bride de fixation (10-5) apte à coopérer avec ladite bride de liaison (18-1).
[Revendication 7] Aéronef à voilure tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cœur de structure (10) comprend un berceau (12-1) destiné à recevoir le moteur d'entraînement (12).
[Revendication 8] Aéronef à voilure tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de transmission de sortie (12-3) du moteur (12), le boîtier transfert (14) avec sa première sortie (14-1) vers la voilure tournante (16) et son autre sortie (14-2) vers le rotor de queue (20) sont dans un même plan.
[Revendication 9] Aéronef à voilure tournante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en mode drone, les commandes sont électriques.
[Revendication 10] Aéronef à voilure tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, en mode emport de passagers, les commandes sont manuelles.
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