FR2942455A1

FR2942455A1 - Dispositif de securite pour un aeronef convertible bihelice a rotation d'assiette

Info

Publication number: FR2942455A1
Application number: FR1001536A
Authority: FR
Inventors: Joseph Emile Martin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2010-08-27
Anticipated expiration: 2030-04-13
Also published as: FR2942455B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de sécurité pour Convertible Orthostatique Bi-hélice à Rotation d'Assiette. (COBRA) Le dispositif comporte des parachutes d'aéronef, des balancines en bouts d'aile, deux pylônes supports de rotor-hélice et réservoirs de carburant, un groupe motopropulseur (GMP) dont les parties tournantes ont même sens de rotation, des rotor-hélices orientés, des poulies intermédiaires sur les lignes de courroies, des ailerons de gauchissement radiocommandés sur les pylônes, une radiocommande de pas commun des rotor-hélices, une radiocommande de profondeur par variation différentielle de la poussée des rotor-hélices, des volets de profondeur radio commandés sur les pylônes, des volets de lacet et d'aérofreins radiocommandés en bord de fuite des extrémités d'aile. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la sécurité des convertibles qui décollent et atterrissent en assiette verticale et volent en assiette horizontale.

Description

La présente invention concerne un dispositif destiné à sécuriser une classe d'Aéronefs à Décollage et Atterrissage Vertical" (ADAV) appelés debout ou orthostatiques ou sans queue. (tailsitter en anglais) Les constructeurs aéronautiques n'ont pas donné suite aux deux prototypes mono-turbine à hélices de ce type essayés en vol dans les années 1960, le Convair XFY-1 Pogo et le Lockeed XFV-1 Salmon. Ils avaient choisi d'installer le groupe moto-propulseur à l'avant du fuselage, une option qui privait le pilote de visibilité en assiette verticale. Les deux hélices contra-rotatives tractrices ne donnaient pas d'autostabilité à la machine. De plus, l'occurrence de panne pour un monomoteur n'est pas négligeable et le pilote n'avait alors d'autre solution que l'évacuation à l'aide d'un siège éjectable complexe à deux positions, qu'il devait régler selon l'assiette de vol, verticale ou horizontale. Ces choix de conception rendaient le vol dangereux. Aujourd'hui encore un arrêt inopiné simultanée des deux moteurs, due à une panne sèche ou à des tirs ennemis, serait catastrophique pour un convertible à rotors basculant. Chaque équipement d'un tel aéronef étant indispensable à la sécurité générale de la machine, le dispositif selon l'invention remédie aux inconvénients de ces premières et méritoires tentatives. Le dispositif de sécurisation, en partie radio-commandé, est constitué de parachutes d'aéronef, d'une paire de balancines munies de patins amortis et profilées en empennage à chaque extrémité de l'aile, de deux pylônes haubanés supports d'arbre de rotor-hélice et contenant des réservoirs de carburant, d'un groupe motopropulseur (GMP) dont les parties mobiles ont même sens de rotation à fin de fixité gyroscopique, de rotor-hélices orientés à fin d'autostabilité et d'anticouple, de poulies intermédiaires sur les lignes de courroies, d'ailerons de gauchissement sur les pylônes, d'une commande de pas commun des rotor-hélices, d'une commande de profondeur par variation différentielle du pas des rotor-hélices, de volets de profondeur sur les pylônes et d'une commande de lacet et d'aérofreins en bord de fuite des extrémités d'aile. En français un aéronef de cette classe de convertibles rendus viables par ce dispositif s'appellera un "Convertible Orthostatique Bihélice à Rotation d'Assiette". (COBRA en acronyme) Selon des modes particuliers de réalisation: - le dispositif peut équiper tout aéronef, pilote à bord ou non, selon des exemples non limitatifs : un modèle réduit, un drone, un avion léger, un avion-navette entre villes ou (et) aéroports, un avion d'affaires, un avion de ligne, une grue volante. le dispositif peut équiper une grue volante sans aile, utilisable en seule assiette verticale. quand un pilote est à bord, le parachute ralentisseur stabilisateur extracteur (RSE) du parachute premier peut être stocké dans un compartiment accessible du poste de pilotage Le pilote passe la voile à la main par une trappe du fuselage et la déploie selon la technique du saut de montagne. Le RSE peut être aussi déployé par déclenchement pneumatique, pyrotechnique et être radiocommandé du bord ou à distance. Il peut extraire le parachute premier par déclencheur automatique ou (et) capsule barométrique. - le parachute premier peut être piloté par radiocommande. La manoeuvre d'atterrissage peut être automatique. - le déploiement du parachute second peut être mécanique ou pneumatique et radiocommandé, du bord ou à distance. Le parachute second peut être piloté par radiocommande, du bord ou à distance. La manoeuvre d'atterrissage peut être automatique. - il est possible d'équiper l'appareil d'un seul parachute à déploiement pneumatique ou pyrotechnique, pilotable manuellement ou par radiocommande, du bord ou à distance. - il est possible d'installer des fusées d'appoint pour le décollage ou des rétro-fusées d'atterrissage près du train principal. le train d'atterrissage peut être entièrement muni de roues ou de flotteurs. le tiers arrière environ du fuselage, les empennages et les casseroles d'hélice peuvent être en caoutchouc de type canot pneumatique, sans augmentation de traînée, à fin de flottabilité. - les moteurs utilisables peuvent être un nombre pair de moteurs à pistons rotatifs, de moteurs électriques avec ou sans balais alimentés par des batteries montées dans les pylônes, ou de turbopropulseurs; le montage de turbomoteurs implique un équipement de dilution des jets ou (et) un aménagement de la surface de décollage ou d'atterrissage, soumise aux gaz à haute température. - la puissance disponible peut être suffisante pour que la sécurité dans la phase d'ascension verticale après décollage soit assurée avec une moitié des moteurs en panne. - la commande de puissance électrique ou des gaz peut être une manette mécanique et utiliser des moyens de transmission mécaniques, hydrauliques, pneumatiques ou électriques filaires, ou une combinaison d'entre eux. les moteurs peuvent être équipés de régulateurs de tours optiques, électroniques, ou intégrés dans les gouverneurs pour les moteurs électriques. les embrayages peuvent être commandés. un COBRA monomoteur est possible, avec une sécurité moindre. le constructeur peut monter des mâts en place des haubans d'aile. - le nombre de pylônes peut être un multiple de deux. les arbres de rotor-hélice peuvent être actionnés au moyen de chaînes, arbres, circuits hydrauliques ou pneumatiques, ou une combinaison d'entre eux. - Un constructeur peut utiliser les hélices en mode tractif sans grande modification des pylônes, mais avec une moindre garantie de bon fonctionnement des parachutes. - il est possible de monter des rotors d'hélicoptère en place des rotor-hélices. le pas commun des rotor-hélices peut être commandé par une manette mécanique actionnant une transmission mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique filaire, ou une combinaison d'entre elles. - le gauchissement par des ailerons en bords de fuite des pylônes, peut être commandé par un manche à balai mécanique classique et utiliser une transmission mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique filaire, ou une combinaison d'entre elles. -3-

- il est possible aussi de commander le gauchissement, par manche à balai ou radio-commande à bord ou à distance, en actionnant des vérins qui agissent sur l'un ou les deux arbres d'hélice et modifient la valeur de l'anticouple antagoniste du couple dit de renversement. Les courroies Hutchinson Poly V, exemple non limitatif, peuvent subir une torsion de quelques degrés sans modification significative de leur tension. Manche et vérins peuvent être reliés par une transmission mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique filaire ou radioélectrique, ou une combinaison d'entre elles. - une différence dans la poussée des rotor-hélices a un effet immédiat sur la trajectoire du COBRA en profondeur. Il est donc possible de piloter en profondeur par changement du pas d'un seul des rotor-hélices à l'aide d'un manche à balai mécanique classique et en utilisant des moyens indépendants de transmission mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique filaire, ou une combinaison d'entre eux. - piloter un COBRA en profondeur est aussi possible en augmentant le pas d'un rotor-hélice tout en diminuant simultanément le pas de l'autre, par radiocommande ou en utilisant un manche à balai mécanique classique et des moyens indépendants de transmission mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique filaire ou radioélectrique, ou une combinaison d'entre eux. - la profondeur par des volets aux extrémités des pylônes peut être commandée par un manche à balai mécanique classique et utiliser des moyens de transmission mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique filaire, ou une combinaison d'entre eux. - les deux commandes de profondeur, par variation de pas des rotor-hélices et par les volets, peuvent être mélangées par des moyens mécaniques indépendants de transmission hydraulique, pneumatique ou électrique filaire, ou une combinaison d'entre eux. - les volets de profondeur aux extrémités des pylônes peuvent être utilisés en aérofreins par un canal de la radiocommande mélangé avec le canal de profondeur ou par un manche à balai mécanique classique, et utiliser des moyens de transmission mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique filaire, ou une combinaison d'entre eux. - les volets de lacet de type crocodile aux extrémités de l'aile peuvent être commandés par un palonnier classique et utiliser des moyens de transmission mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique filaire, ou une combinaison d'entre eux. - les mêmes volets crocodile, lorsque commande de lacet et aérofreins sont mélangés, peuvent aussi utiliser des moyens de transmission mécanique, hydraulique, pneumatique ou électrique filaire, ou une combinaison d' entre eux. - les chaînes d'émission-réception, toutes quadruplées dans le dispositif indiqué, peuvent être en nombre différent. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente en perspective l'exemple, non limitatif, d'un convertible monoplace léger doté du dispositif et appelé alors COBRA, vu en assiette verticale. Les figures 2 ù 3 ù 4 représentent le dispositif en plan trois vues. La figure 5 représente le groupe moto-propulseur. (GMP) -4-

La figure 6 représente un assemblage de quatre servomoteurs radiocommandés de manoeuvre de pas d'un rotor-hélice ou d'un volet de profondeur. En référence à ces dessins : Selon une première caractéristique non figurée, en assiette verticale le pilote se tient debout et dispose d'une selle fixée sur le longeron principal commun aux deux pylônes et traversant le fuselage. En assiette horizontale le pilote est supporté par un harnais de type vol libre fixé à la lisse dorsale forte du fuselage, non figurée. Le pilote contrôle partie du dispositif de sécurité, à la main pour l'équipement en parachutes et par radio pour les commandes de vol.. Le modélisme a popularisé des émetteurs-récepteurs de masse et d'encombrement faibles. Ils autorisent aisément le mixage de certaines commandes. Ils peuvent être multipliés à volonté pour assurer la redondance d'une commande dans les autres domaines aéronautiques. L'assemblage de ces unités, déjà assez fiables isolément, devient alors sûr. Pilotes, opérateurs et mécaniciens peuvent ainsi actionner les commandes à distance d'un COBRA, ce qui permet de s'assurer visuellement de leur débattement durant la visite prévol. Un constructeur peut même effectuer les premiers essais en vol d'une telle machine, à vide et en toute sécurité, sous réserve du respect de la répartition des masses et d'une installation de télécommande des parachutes. La radiocommande d'émission du commerce, alimentée par la batterie de bord, groupe quatre assemblages comprenant une batterie et un émetteur multi-canaux. Un microprocesseur à prise de décision majoritaire, peut inactiver un émetteur. Il fournit des indications de bon fonctionnement ou de panne au pilote. La commande reste efficace avec un émetteur actif sur quatre. Les premiers essais à vide peuvent être réalisés à l'aide des récepteurs usuels à huit canaux du commerce, sans activation de tous les gyroscopes. Les quadruples chaînes, alimentées par la batterie de bord, comprennent chacune une batterie de cinq éléments (6v), un récepteur radio FP-R118F et un servomoteur Hitec HS-5955TG. Au montage, un programmateur Hitec HFP-20 règle à l'identique les paramètres des servomoteurs. Un microprocesseur, à prise de décision majoritaire, contrôle chaque palonnier de servomoteur par jauge de contrainte et fournit des indications de bon fonctionnement ou de panne au pilote.. Les efforts exigés sont faibles, une commande de gouverne ou de gaz reste fonctionnelle avec deux chaînes de réception actives sur quatre. Les fréquences radioélectriques utilisées sont multiples, protégées par évasion de fréquence et cryptage. En cas de construction métallique les antennes émettrices et réceptrices, non figurées, seront extérieures. Selon une deuxième caractéristique le dispositif comporte dans le nez du fuselage un compartiment (1) pour un parachute ralentisseur stabilisateur extracteur. (RSE) Un ressort assure l'extraction de la voile. La puissance de certains moteurs actuels autoriserait l'atterrissage vertical sur un moteur. Les moteurs retenus, de puissance massique inférieure mais plus fiables, ne le permettent pas. N'hésitons pas à proscrire -5-

l'atterrissage forcé comme avec un avion. L'autorotation salvatrice de type hélicoptère reste à prouver. La sangle d'attache du RSE est fixée par une manille, non figurée, à la moitié externe d'un anneau double de retenue (2)solidaire d'une nervure forte du capot d'un parachute-aile premier. De préférence après arrêt du GMP et avec le nez haut et un variomètre négatif, le pilote déploie le RSE par la poignée (3), afin d'amener ou de sécuriser le COBRA en assiette verticale. Il peut alors extraire le parachute-aile premier dans les meilleures conditions. Selon une troisième caractéristique, un compartiment (4) pour un parachute-aile cellulaire pilotable premier largable est aménagé sous le capot profilé. Ce capot est extractible par le RSE. La coupole de la voile est reliée par une sangle à la moitié interne de l'anneau double (2) du capot. Les élévateurs du parachute premier sont attachés à deux anneaux de retenue, (5) fixés aux extrémités des deux lisses latérales fortes (non figurées) du fuselage. La poignée (6) tire une aiguille qui permet la libération du capot et l'extraction de la voile. Les deux suspentes de commande traversent le plancher du compartiment parachute et permettent au pilote de disposer instantanément des poignées de "freins". (7) En cas de disfonctionnement quelconque tel qu'une déchirure ou une mise en torche, le pilote peut larguer la voile à l'aide d'un système trois anneaux. (8) De plus, la précision d'atterrissage et donc la sécurité peuvent être augmentées par la remise en route des moteurs et leur conduite (à bas régime), ou la remise en route du moteur resté fonctionnel en cas de panne de l'autre. En cas de situation critique telle un amerrissage forcé, les sauveteurs peuvent treuiller la machine par les parties des anneaux (5) externes au fuselage. D'ailleurs, pour parer aux conséquences de ce genre d'incident et en l'absence de tout câblage interne, une étanchéité aisée de l'arrière du fuselage, de l'aile et des empennages procure une certaine flottabilité. Selon une quatrième caractéristique, un compartiment pour un parachute cellulaire second (9) à ouverture pyrotechnique (10) est aménagé dans le nez du COBRA. Ses élévateurs sont aussi attachés aux deux anneaux de retenue. (5) Les deux suspentes de commande traversent le plancher du compartiment parachute et permettent également au pilote de disposer instantanément des poignées de freins. (11) Des conduites canalisent les gaz de la fusée vers des ouvertures latérales du fuselage, non figurées. Le parachute second assure la sécurité dans les phases de décollage et de posé où le délai de déploiement doit être minimum, et en cas de largage du parachute premier. Les essais du fabricant BRS sur un avion Cessna 150/152 ont montré qu'un parachute d'avion pouvait être ouvert jusqu'à une vitesse de 225 km/h. Précision d'atterrissage et sécurité peuvent être également augmentées par la remise en route des moteurs et leur conduite (à bas régime), ou la remise en route du moteur fonctionnel en cas de panne de l'autre. Selon une cinquième caractéristique une paire de balancines munies de patins amortis (12) est montée à chaque extrémité de l'aile. Elles garantissent au sol la stabilité nécessaire à la sécurité lors du décollage et de l'atterrissage, et sont profilées en empennage pour assurer en vol la stabilité en lacet. Orientées en "winglet" elles diminuent la déportance due aux tourbillons de bout d'aile en assiette horizontale. -6-

L'ensemble vient en complément du train principal à roue (13) positionné à l'extrémité centrale arrière de l'appareil et muni d'un frein, non figuré. Selon une sixième caractéristique deux pylônes (14), chacun support d'un arbre de rotor-hélice, sont accolés au fuselage dans un plan perpendiculaire à celui de l'aile. Leurs longerons traversent le fuselage. Ils sont profilés comme des ailes courtes à profil symétrique épais, proche de celui du corps fuselé idéal d'Eiffel, ce qui leur donne une grande rigidité. Leur géométrie leur permet d'encaisser aisément les efforts engendrés par les tensions de courroies ou les réactions gyroscopiques du GMP. Supports des haubans d'aile, ils permettent au constructeur de diminuer la masse des ferrures d'attache des demi-ailes et de leurs longerons. Encore plus que pour tout autre aéronef une masse minimale reste le paramètre premier d'un ADAV réussi. Les pylônes sont rentabilisés en réservoirs de carburant, hors fuselage dans un souci de sécurité mais proches des moteurs. Leur emplacement, ainsi que l'emplacement du GMP et la flèche de l'aile, offre au pilote une visibilité satisfaisante, accrue par des verrières dorsale et ventrale (15) largement dimensionnées. Lorsque le COBRA est en virage en assiette horizontale, la portance des pylônes s'ajoute à celle de l'aile. Le COBRA peut être piloté sur la tranche et permet alors des figures acrobatiques nouvelles. Selon une septième caractéristique tous les éléments tournant du GMP, moteurs, (16) courroie de liaison moteurs, (20) courroies de transmission moteurs rotor-hélices, (21-22) poulies intermédiaires, (17) arbres et hélices (18) ont même sens de rotation, ce qui permet au COBRA de bénéficier de la fixité gyroscopique. La sécurité des phases délicates de décollage et d'atterrissage impose une formule bimoteur. Le COBRA est équipé de deux moteurs de 34kW deux temps Rotax 503 mono-carburateurs à membrane, exemple non limitatif, pour une masse à vide de 180kg. Les moteurs représentent une fraction importante de la masse à vide; ils sont placés en position centrale au plus près du centre de gravité général, ce qui réduit les moments nécessaires aux commandes et donne un avantage de sécurité par un moindre dimensionnement des gouvernes. Carénés par le fuselage central, les moteurs bénéficient d'une température de fonctionnement plus homogène et sûre qu'à l'avant ou l'arrière, où la place manque pour aménager un circuit de refroidissement de faible traînée interne. (19) Un canal de la radiocommande permet de régler la position des papillons des carburateurs. Pour une redondance optimale, un papillon de gaz est actionné par un assemblage de deux chaînes, batterie, récepteur et servomoteur décrits plus haut. Chacune comprend un régulateur de tours Robbe-Futaba Governor GV-1 avec senseur magnétique et modes pré-établis. Les deux servomoteurs par carburateur, montés en ligne, sont couplés mécaniquement par leur palonnier. Les papillons de gaz sont couplés mécaniquement par des biellettes liées à un palonnier, non dessiné, dont l'axe de rotation se confond avec l'axe de symétrie du GMP. Exemple non limitatif, les moteurs sont couplés mécaniquement par une courroie crantée 920 8M (20), d'une largeur de 26mm et d'une durée de vie -7-

de 5000 heures, donnée fabricant. Celle-ci amortit leurs crêtes de couple par son élasticité propre et par un décalage de 90° de leurs allumages respectifs. La formule rend fiable le montage paradoxal et parfois risqué d'un moteur à explosion, donc à crêtes de couple, entraînant une hélice qui est un volant parfait. Sur certains avions, le montage direct d'une hélice sur l'arbre moteur a entraîné des ruptures de pieds de pale. Pour l'installation citée de deux moteurs deux temps bicylindres, le couple ondulant résultant équivaut à celui, très plat, d'un huit cylindres quatre temps; un gage de fiabilité. Les moteurs actionnent les arbres de rotor-hélice au moyen de courroies. Les courroies Poly V , au rendement de transmission d'environ 97%, ont également une durée de fonctionnement donnée de 5000 heures. Un exemple, non limitatif, montre une courroie type J de 19 dents longueur 1854-mm côté moteur (21) et une courroie type K de 10 dents longueur 1425mm côté hélice. (22) La place disponible autorise le montage d'embrayages centrifuges (23), ce qui fait du COBRA un vrai bimoteur, et sans moteur critique. Dans le cas de panne d'un moteur, le déploiement d'un parachute et la conduite du moteur restant accroissent la sécurité en donnant de la latitude dans le choix du point d'atterrissage. Ajoutée à la fixité gyroscopique, l'installation des moteurs au-dessus des plans des deux rotor-hélices bipales propulsifs de 2,08m de diamètre, exemple non limitatif, permet d'augmenter encore la stabilité en assiette verticale de décollage et d'atterrissage. Ce choix de conception éloigne les parachutes des rotor-hélices et assure leur déploiement dans les meilleures conditions. Moyennant modification des compartiments parachutes, il autorise l'installation de quelque appareillage de navigation, d'observation et de détection à l'avant du COBRA En assiette verticale, l'inclinaison de la machine pour une cause quelconque fait apparaître deux composantes horizontales parallèles et de même sens des vecteurs bipoints de poussée dans les deux plans déterminés par les vecteurs et les verticales. Ces composantes n'entraînent qu'un déplacement latéral du COBRA, à inclinaison constante. Selon une huitième caractéristique, les arbres de rotor-hélices sont désalignés de construction et orientés symétriquement par rapport à l'axe de roulis du COBRA. Ainsi, le vecteur bipoint qui figure la poussée d'un rotor-hélice admet des composantes parallèles aux autres axes : Premièrement les arbres, désalignés de quelques degrés, sont orientés de sorte que des composantes de poussée des rotor-hélices soient parallèles à l'axe de lacet et convergentes. L'autostabilité pendulaire en tangage en assiette verticale en est augmentée, comme sur les hélicoptères bi-rotors à rotors éloignés. Deuxièmement les arbres, désalignés de quelques degrés, sont orientés de sorte que des composantes de poussée de chaque rotor-hélice soient parallèles à l'axe de profondeur et forment un couple antagoniste de celui du GMP. L'effet du couple du GMP du COBRA est ainsi intégralement contré en roulis. Un montage analogue à celui préconisé par N. Morille durant les années Trente dans un domaine autre, celui des -8-

hélicoptères. Le rendement propulsif n'en est guère affecté. A titre indicatif et non restrictif, désaxer un arbre de rotor-hélice de 3° laisse 99,8 % de la poussée disponible pour la propulsion. L'emploi de courroies simplifie grandement le montage. Lorsque les GMP des avions bimoteurs tournent dans le même sens, les constructeurs désaxent un des moteurs, surtout en lacet. La solution appliquée au COBRA est plus rationnelle. Pour contrer le couple la majorité des hélicoptères est équipée d'un rotor de queue. Cette solution, qui requiert d'ailleurs environ 10 % de la puissance nominale, contribue-t-elle au rapport élevé "heures de maintenance sur heure de vol"? Et au fort taux d'accidents de ce type de machine comparé à celui de l'avion? Selon une neuvième caractéristique, des poulies intermédiaires (17) dans les lignes de transmission servent de réducteurs de tours et assurent un meilleur guidage des courroies sous accélérations, lors d'un atterrissage dur par exemple. Le fabricant a fixé à 1° maximum la limite d'écart de parallélisme des axes des deux poulies d'une courroie. Les poulies intermédiaires permettent d'augmenter la convergence des vecteurs de poussée et l'autostabilité pendulaire en tangage. Accessoirement, le constructeur peut alors réduire le diamètre et la masse de la poulie de rotor-hélice. Selon une dixième caractéristique, par un canal dédié de la radiocommande le pilote actionne des ailerons de gauchissement (31) montés en bord de fuite des pylônes, exemple non restrictif, respectivement par quatre chaînes comportant chacune batterie, récepteur radio, servomoteur et jauge de contrainte. Un microprocesseur dit de gauchissement contrôle l'ensemble et donne au pilote des indications par dynamomètres. Les quatre chaînes sont internes au pylône et réparties le long du bord d'attaque de l'aileron. Les nervures du profil, utilisées comme guignols, et des biellettes de commande courtes donnent à tout l'ensemble une rigidité sécurisante. Chaque chaîne de l'aileron dorsal est dotée d'un gyroscope Robbe-Futaba GY-401. L'emplacement de ces ailerons, dans l'écoulement amont immédiat des rotor-hélices, leur donne de l'efficacité dans la totalité du domaine de vol, compte tenu de la rigidité structurelle des pylônes. Avec des avantages de sécurité subsidiaires: ils sont insensibles aux charges sur l'aile, le flottement (flutter) par couplage aéroélastique aile-aileron est impossible et accessoirement la complication d'un système de braquage différentiel est inutile. Lors d'un départ en virage en assiette horizontale, les ailerons de pylône n'ont pas le défaut du montage classique sur avion où les ailerons d'aile provoquent du lacet inverse. Pire, l'aileron d'aile qui s'abaisse peut déclencher involontairement un décrochage dissymétrique, voire une vrille, catastrophique en dernier virage avant l'atterrissage. Ces ailerons de pylône ne sont même pas concernés par un décrochage de l'aile. Selon une onzième caractéristique, par un canal dédié de la radiocommande le pilote fait varier simultanément le pas des deux rotor-hélices, ou pas commun, par quatre chaînes comportant chacune -9-

batterie, récepteur radio, servomoteur et jauge de contrainte. L'ensemble est contrôlé par un microprocesseur dit de pas à prise de décision majoritaire qui donne les indications de pas au pilote. Les cames du pas d'hélice originel Hélice Arplast du commerce sont actionnées par un moteur électrique placé dans le moyeu et alimenté par une tige métallique passant dans le puits de l'arbre. Ce montage, satisfaisant sur avion, ne permet pas les variations rapides de pas nécessaires au pilotage du COBRA. Sur chacun des rotor-hélices du COBRA les quatre servomoteurs des chaînes de réception sont assemblés dans un boîtier unique. (FIG. 6) Les servomoteurs appairés (24) règlent le pas du rotor-hélice en actionnant des supports de roulement (25) en bout de palonnier, reliés par des plaquettes de liaison de deux supports de roulement. (26) L'effort de commande est transmis successivement à une biellette à rotules (27), un guignol de renvoi de sonnette (28), une biellette à une rotule (29) dans l'arbre creux, non figuré, du rotor-hélice, et enfin mécaniquement aux cames, non figurées, du système de variation de pas Hélice Arplast . Chaque chaîne du rotor-hélice dorsal est doté d'un gyroscope Robbe-Futaba GY-401. Exemple non limitatif, le microprocesseur de pas applique une loi d'efforts pour contrôler la poussée du rotor-hélice sur sa flasque par jauge de contrainte, donner une indication au pilote et éviter un décrochage de pales. Cette commande offre une sécurité d'efficacité dans tout le domaine de vol, même lorsque l'aéronef est à vitesse nulle, et même dans une sortie de décrochage ou une vrille. Dotées du seul pas variable les rotor-hélices sont d'une sécurité optimale, contrairement à l'hélicoptère où pas cyclique, avance de pale et battement génèrent des vibrations à risque, qui accélèrent le vieillissement du GMP. Les rotor-hélices travaillent dans l'écoulement non perturbé des pylônes. Sur certains avions le rendement des hélices propulsives est diminué lorsque chaque pale passe alternativement dans la déflection d'écoulement de l'aile; avec des inconvénients subsidiaires : fort bruit de sirène, parfois des bris de pale qui obligent le constructeur à la seule utilisation d'hélices en bois. Selon une douzième caractéristique, par un canal dédié de la radiocommande le pilot agit sur les quatre chaînes de pas de l'hélice ventrale par mixage avec la commande de pas commun et utilise la différence de poussée entre les deux rotor-hélices pour piloter en profondeur, par pas dit différentiel. Le microprocesseur de pas commun applique une loi de mélange des deux commandes de pas commun et différentiel, limite les accélérations en tangage, évite le décrochage de pales et alimente les indicateurs de pas et des accéléromètres; Par cette commande en tangage le COBRA peut basculer de l'assiette verticale au décollage à l'assiette horizontale en vol, et réciproquement pour l'atterrissage. Cette innovation permet d'éviter le passage sous trajectoire en ressource des avions dotés d'une gouverne de profondeur classique, ce qui a parfois provoqué leur perte lors de meetings aériens. - 10 -

Selon une treizième caractéristique, par un canal dédié de la radiocommande le pilote actionne alternativement des volets équilibrés statiquement et aérodynamiquement, (32) montés à l'extrémité de chaque pylône, par quatre chaînes comportant chacune batterie, récepteur radio, servomoteur et jauge de contrainte. Le même microprocesseur de pas commun applique une loi de mélange des deux commandes de pas et de la commande aérodynamique de profondeur, limite les accélérations en tangage et évite le décrochage de pales. Il alimente les indicateurs de pas et des accéléromètres. Le boîtier d'assemblage des servos est identique à celui de la figure 6, et une biellette analogue à la biellette (27) attaque un raidisseur fort du volet, utilisé comme guignol. Les quatre assemblages du volet dorsal comportent chacun un gyroscope Robbe-Futaba GY-401. Ces volets génèrent de la traînée dissymétrique et permettent de piloter en profondeur. Le vol horizontal sur un moteur est possible; mais cette commande est nécessaire, en cas de panne simultanée des deux moteurs, pour replacer le COBRA en assiette verticale et déployer un parachute en toute sécurité. L'occurrence de panne d'un moteur deux temps classique est de une en 500 heures. L'occurrence de panne simultanée de deux moteurs deux temps est faible, de une en 500 x 500 = 250 000 heures. Il faut cependant prévoir le cas de la panne sèche qui risque d'être plus fréquent. Comme la commande différentielle de pas des rotor-hélices, cette commande de profondeur permet de changer d'assiette après décollage et avant atterrissage, et d'éviter le passage sous trajectoire en ressource. Selon une quatorzième caractéristique, un canal dédié de la radiocommande permet d'actionner alternativement des volets crocodile équilibrés statiquement (33), exemple non limitatif, montés au bord de fuite de chaque extrémité de l'aile, par quatre chaînes comportant chacune batterie, récepteur radio, servomoteur. et jauge de contrainte. Un microprocesseur de lacet à prise de décision majoritaire contrôle l'ensemble et alimente un indicateur bille-aiguille.. Les quatre chaînes sont internes à l'aile et réparties en avant du bord d'attaque des volets. Des nervures fortes du profil des volets utilisées comme guignols et des biellettes de commande courtes en Y donnent à l'ensemble une rigidité sécurisante. Chaque chaîne des volets de droite est dotée d'un gyroscope Robbe-Futaba GY-401. Ces volets génèrent de la traînée dissymétrique et servent de gouverne de lacet. Ils garantissent la sécurité d'un pilotage complet sur les trois axes, lors d'une position inusuelle, d'un contrôle au décrochage ou d'une sortie de vrille. Selon une quinzième caractéristique, un canal dédié de la radiocommande, mixé avec le canal de lacet, permet d'utiliser les volets crocodiles en aérofreins. Le microprocesseur de lacet applique une loi d'efforts fonction de la vitesse qui optimise l'effet des aérofreins en tenant compte du signal de lacet. Il donne une indication de fonctionnement au pilote. Une sécurité imposée par le comportement, inconnu, du COBRA lors de la transition vol vertical ù vol horizontal et retour, et une vitesse limite en piqué (Vdive) calculée de plus de 400kmh. - 11 -

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la sécurité d'une classe d'aéronefs appelés Convertibles Orthostatiques Bi-hélices à Rotation d'Assiette, (COBRA) qui décollent en assiette verticale, basculent en assiette horizontale pour le vol et basculent en assiette verticale pour atterrir.

Claims

REVENDICATIONS1. Je revendique : Un dispositif de sécurisation pour une classe d'Aéronefs à Décollage et Atterrissage Vertical (ADAV) appelés Convertibles Orthostatiques Bihélices à Rotation d'Assiette (COBRA), caractérisé en ce qu'il comporte : des parachutes d'aéronef; deux paires de balancines; deux pylônes accolés au fuselage; un Groupe Moto-Propulseur (GMP) dont les parties mobiles ont même sens de rotation; des rotor-hélices orientés; des poulies intermédiaires sur les lignes de courroies de transmission; des ailerons de gauchissement sur les pylônes; une commande de pas commun des rotor-hélices; une commande de profondeur par variation différentielle du pas des rotor-hélices; des volets de profondeur à l'extrémité des pylônes; et des volets de lacet et d'aérofreins en bord de fuite de l'aile.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'est aménagé, dans le nez dudit COBRA, un logement pour un parachute Ralentisseur Stabilisateur Extracteur (RSE) à ouverture manuelle par cordelette et dont la sangle d'attache est fixée à une nervure forte du capot protecteur et extracteur d'un parachute-aile premier.
3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'est aménagé dans le nez dudit COBRA un compartiment pour un parachute-aile cellulaire piloté premier largable, dont le capot de protection relié au RSE fait office d'extracteur, dont chacun des deux élévateurs s'attache à un anneau fixé à chacune des deux lisses latérales fortes du fuselage et dont les deux suspentes de commande traversent le plancher du compartiment parachutes.
4) Dispositif selon les revendications 1. 2 et 3 caractérisé en ce qu'est aménagé dans le nez dudit COBRA un compartiment pour un parachute-aile cellulaire pilotable second à ouverture pyrotechnique, dont chacun des deux élévateurs s'attache au même anneau fixé à chacune des deux lisses latérales fortes du fuselage, et dont les deux suspentes de commande traversent également le plancher du compartiment parachutes.
5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit COBRA dispose de deux paires de balancines à patins amortis montées chacune aux extrémités de l'aile, qui sont utilisées en empennages et montées en winglets; lesdites balancines viennent en complément du train principal muni d'un frein et positionné à l'extrémité arrière du fuselage.
6) Dispositif selon les revendications 1 caractérisé en ce que ledit COBRA dispose de deux pylônes profilés accolés au fuselage symétriquement par rapport au plan de l'aile; lesdits pylônes supportent les- 13 - haubans d'aile, portent chacun un arbre de rotor-hélice à leur extrémité et contiennent des réservoirs de carburant.
7) Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que le dit COBRA dispose de deux moteurs débrayables de même sens de rotation, placés dans le fuselage au-dessus des plans des rotor-hélices en assiette verticale de décollage et au plus près du centre de gravité général; lesdits moteurs sont couplés par une courroie crantée qui décale leurs allumages respectifs de 90° et donne le même sens de rotation à tous les éléments tournant du GMP; ledit même sens de rotation donne au COBRA. l'avantage précieux de la fixité gyroscopique.
8) Dispositif selon les revendications 1, 6 et 7 caractérisé en ce que lesdits arbres de rotor-hélices sont désalignés par construction de quelques degrés, de sorte que les deux composantes des vecteurs de poussée parallèles à l'axe de lacet sont quasi convergentes et contribuent à la stabilité du COBRA en tangage en assiette verticale, et que les deux composantes des vecteurs de poussée parallèles à l'axe de profondeur forment un couple antagoniste de celui du GMP.
9) Dispositif selon les revendications 1, 6, 7 et 8 caractérisé en ce que ledit GMP dispose de poulies intermédiaires montées sur les alignements de courroies de transmission moteur-hélice.
10) Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que lesdits pylônes disposent chacun d'un ensemble de quatre récepteurs radio et partiellement gyroscopes, commandés à distance par un même canal dédié; dans un pylône chaque dit récepteur actionne un servomoteur, équipé d'une jauge de contrainte contrôlée par un microprocesseur de gauchissement à prise de décision majoritaire qui alimente des dynamomètres;. le pilote commande des ailerons de gauchissement en bord de fuite des pylônes par lesdits servomoteurs et leurs systèmes de biellette et guignol; répartis dans le pylône le long et en avant du bord d'attaque de l'aileron.
11) Dispositif selon les revendications 1, 6, 7 et 8 caractérisé en ce que lesdits arbre de rotor-hélices disposent chacun d'un ensemble de quatre récepteurs radio et partiellement gyroscopes, commandés à distance par un même canal dédié, qui actionnent quatre servomoteurs; lesdits servomoteurs, groupés dans un boîtier, sont équipés de jauges de contrainte contrôlées par un microprocesseur de pas à prise de décision majoritaire, qui alimente les indicateurs de pas des rotor-hélices; par lesdits servomoteurs et leurs systèmes de biellette et came, le pilote fait varier simultanément les pas des deux rotor-hélices, dit pas commun.
12) Dispositif selon les revendications 1, 6.7 et 11 caractérisé en ce que ledit système de variation de pas dispose d'un canal dédié mixé avec le canal de pas commun; par ledit canal le pilote modifie le pas du rotor-hélice ventral et utilise la différence de poussée entre les deux rotor-hélices en commande de profondeur, par pas dit différentiel; le dit pas différentiel est contrôlé par le microprocesseur de pas commun qui applique une loi de mélange des deux commandes de pas commun et différentiel; le dit microprocesseur limite les accélérations en tangage, évite le décrochage de pales et alimente les indicateurs de pas et des accéléromètres.
13) Dispositif selon les revendications 1, 6, 7. 11 et 12 caractérisé en ce que chacun desdits pylônes dispose d'un ensemble de quatre récepteurs radio et partiellement gyroscopes, commandés à distance par un même canal dédié mixé avec les canaux de pas commun et différentiel, chacun actionnant un servomoteur;-
14 - par lesdits servomoteurs et leurs systèmes de biellette et guignol, le pilote commande alternativement les volets de profondeur équilibrés statiquement et aérodynamiquement montés à l'extrémité de chaque pylône; lesdits servomoteurs, groupés dans un boîtier, sont équipés de jauges de contrainte contrôlées par le microprocesseur de pas commun qui applique une loi de mélange des deux commandes de pas et de la commande aérodynamique de profondeur; le dit microprocesseur limite les accélérations en tangage, évite le décrochage de pales et alimente les indicateurs de pas et des accéléromètres. 14) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit COBRA dispose de deux ensembles de quatre récepteurs radio et partiellement gyroscopes, commandés à distance par un même canal dédié; dans chaque demi-aile lesdits récepteurs actionnent chacun un servomoteur, équipé d'une jauge de contrainte contrôlée par un microprocesseur de lacet à prise de décision majoritaire, qui alimente un indicateur bille-aiguille; le pilote commande alternativement des volets crocodile de lacet en bord de fuite des extrémités d'aile par lesdits servomoteurs et leurs systèmes de biellette en Y et guignol, répartis dans l'aile le long et en avant du bord d'attaque des volets crocodile.
15) Dispositif selon les revendications 1 et 14 caractérisé en ce que ledit mécanisme de volets crocodile dispose d'un canal dédié, mixé avec le canal de lacet; par ledit canal le pilote commande les volets crocodile de lacet en aérofreins, contrôlés par le microprocesseur de lacet qui alimente un indicateur.