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" HELICOPTERE "
Cette invention concerne un hélicoptère permettant l'envol vertical, l'immobilisation à une hauteur déterminée, la translation horizontale, la montée et la descente dans toutes les directions, et le planement.
Les hélicoptères préconisés jusqu'à ce jour présentent de graves inconvénients et, entre autres: ils sont instables au point fixe, du fait de la rotation des hélices sustentatrices, deux à deux, en sens inverse, et cette instabilité rend le pilotage très difficile;- la transmission mécanique de la puissance du moteur aux hé- lices sustentatrices est délicate à réaliser à cause de la très forte démultiplication à obtenir ;- organes de transmission et de commande sont très compliqués et le poids des organes de transmission nécessaire, est prohibi- tif pour un appareil destiné à un usage commercial;- en outre, le rendement aérodynamique, en translation horizon- tale, est très mauvais, car ce régime est fonction de l'inclinaison vers l'avant de l'axe de rotation des héli- ces sustentatrices.
L'hélicoptère, objet de l'invention, permet d'éviter ces inconvénients et de réaliser un appareil pratique, qui comprend essentiellement un système
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sustentatour et un système propulseur absolument i nd épe nda nts .
Le système propulseur est constitue par une ou plusieurs hélices tractives avec moteurs à axe sensible- ment .horizontal, montées dans un fuselage semblable à celui d'un p.vion, et comportant des gouvernails de direction et de profondeur.
Le système sustentatour est constitue par 'les pains ou plans tournant dans le meme sens, et articulés individuellement par une rotule à un manchon ou moyeu commun susceptible de tourner librement autour d'une colonne cylindrique, normalement vertical"., fixée à la partie supérieure du fuselage. Cette disposition donne la possibilité du vol horizontal sans renversement de l'appareil et assure, en outre,
la stabilité automatique dans tous les sens et à tous les régimes de vol: il s'ensuit un pilotage des plus aisés. Des moteurs sont placés deux à doux sur certaines de ces pales et actionnement chacun deux hélices tractives qui tournent en sens - contraire et dont l'axe commun, ' situé dans l'axe des pales, est perpendiculaire à l'axe de celles-ci. On supprime ainsi toute transmission mécanique entre un moteur porté par la coque de l'appareil et l'hélice sustentatrice et, par voie de conséquence, on évite les inconvénients qui en résultent.
Comme les hélices tractives tournent en sens inverse, elles ne donnent lieu à aucune réaction sur la pale qui porte le moteur, car leurs effets s'annulent .
Un dispositif particulier et réglable est prévu pour maintenir automatiquement une certaine relation entre l'inclinaison des pales sur l'horizontale et leur angle d'incidence.
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Enfin, des dispositifs pour le réglage simultané de l'incidence moyenne do toutes les pales, pour la commande des divers moteurs de l'appareil et pour la manoeuvre des gouvernails, complètent l'hélicoptère.
La fige 1 est une vue de face de l'appareil suppose en plein vol, les branches des pales sustenta- trices étant prévues au-dessous des pales et
La fig. 2 en est une vue de profil, avec certaines parties coupées.
La fig. 3 est une vue* en coupe, à plus grande échelle, suivant le plan vertical 111-111 de la fig. 6.
La fig. 4 est une vue ,de détail, à plus grande échelle, en coupe suivant la ligne IV-IV de la fig, 7, montrant les moyeux des hélices des moteurs montés sur les pales sustentatrices.
La fig. 5 est une vue de face, analogue à celle de la fig. 1,d'une variante de construction,les branches des pales sustentatrices étant prévues au-dessus des. pales, ce qui permet de diminuer l'encombrement vertical de l'appareil.
La fig. 6 -est la vue de profil correspondante, partie on arrachement.
La fig. 7 représente une vue en plan de l'héli- coptère et
La fig. 8 est une vue en perspective montrant le détail d'une commande.
L'hélicoptère est constitué par un fuselage 1 avec train d'atterrissage 2 et une béquille 3, de hauteur telle que l'axe de l'appareil soit sensiblement vertical' au repos ; moteur 4 à axe sensiblement horizontal et son hélice 5 à quatre pales, composent le système propulseur.
Dans le fuselage l,se trouvent les différents
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organes à' la disposition du pilote, et notamment: le manche balai latéral 8 ( fige 2 & 6 ) qui commande les gouvernailsdde direction 6 et de profondeur 7;- les -pédales 9 et 10 qui commandent, par l'intermédiaire des câbles d'acier 12 et 13, respectivement les gaz du moteur de propulsion 4 et des moteurs 11 montés sur les pales sustentatrices 16 ;- le levier 14 ( fig. 3 ) qui commande l'incidence des diverses pales 16 de -l'hélice sustentatrice et, qui peut être bloqué par .'le pilote dans la position désirée, grâce aux secteurs . dentés 15.
Ce levier 14 entraine, dans son mouvement la - 'fourche 17 qui embrasse le manchon 18. Sur ce manchon, qui coulisse le long du cylindre 22, sont fixés, en deux points diamétralement opposés ,deux cibles d'acier
19et 19' ( fig'. 8 ) qui s'élèvent dans la colonne cylindrique- 23, passent sur les poulies supérieures 20, descendent et contournent les poulies inférieures 21 et se referment-sur eux-mêmes à leur attache sur le manchon
18 en 18.. et 18 . Ces câbles traversent la colonne 23 par des fentes 23a et 23 et sont fixés individuellement à la, couronne 63, de façon que le mouvement du manchon 18 entraîne le déplacement dans le même sens de la couronne 63..
Le roui amant billes 100 ( fig. 3 ) solidaire de cette couronne 63, coulisse aussi verticalement le long de la partie supérieure de la colonne cylindrique 23.
Par l'intermédiaire des tirants tubulaires 24, la position du roulement à billes 100 commande 1 'angle d'incidence des pales sustentatrices 16, grâce a ce que ces tirants 24 sont articulés, d'une part,à une extrémité, sur le roule- ment 100 et,d'autre part,à leur autre extrémité, sur les glissières 37, fixées sur les bords d'attaque des pales 16.
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Pour empêcher ces tubes 24-'de travailler à la compression pendant le déplacement 'du roulement à billes 100 vers le bas, quand on diminue l'incidence des pales, le centre de poussée de ces dernières est prévu en arrière de l'axe de rotation, c'est-à-dire on arrière de l'axe du tube 25 sur laquai les pales sont montées.
Grêce au montage représenténotamment sur la figure 3 pour le rouleront à billes 100, le levier 14, le manchon 18 et le roulement 100 peuvent prendre une légère inclinaison transversale, dans le but d'obtenir une inclinaison commandée de l'axe de l'appareil.
Le siège du.pilote 26 et le réservoir 27 du moteur -la propulsion 4 complètent l'aménagement du fuselage.
La colonne cylindrique 23 est fixée au-dessus du fuselage par les supports tubulaires 28 ( fig. 5 & 6).
En un };Joint détorminé de cette colonne, est monté le moyeu 29, muni d'autant de bras30 qu'il y a de pales sustentatrices; ce montage est réalisé par la rondelle d'appui 31, les roulements à billes 99 & 98, les entrotoises 33, les éorous 35 et le chapeau 36. Ce moyeu 29 peut donc tourner librement et avec un fret- tement très faible autour de la colonne cylindrique 23.
Dans chacun des bras 30 ( fig. 3 ), inclinés sur l'horizontale-dans le sens indiqué, -vient s'emmancher un tube 25 formant l'extrémité d'une pale et relié à elle par une pièce de forme convenable 39; ce tube 25 passe à l'intérieur du roulement à rotule 38 maintenu dans les bras 30 par la butée 40 et l'écrou 41 -avec contre-écrou. Une rondelle d'appui 42 et un jeu déorou avec contre-écrou 32 fixent le roulement à 'billes par rapport au tube 25, roulement ( genre Duplex ) qui est monté à rotule grâce aux surfaces sphériques 43;
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La'commande des gaz des moteurs 11 des pales s'effectue par le fil 13 de la pédale 10 ;
ce fil entraîne ,le coulissement , le long des entretoises 33, du roulement à 'billes 34 et, à cet effet, il est attaché à la couronne intérieure 45 de ce roui amant, dont la couronne extérieure
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44 est reliée aux ombles 13a: Ceux-ci passent à l'intérieur des tubes 25 pour rejoindre les notourc 11; pour permettre ce montage, la couronne 45 comporte -'.eux 'br?.s payant à travers des fentec ménagées dans les eutretoises 33 et la colonne cylindrique 23.
Le combustible des moteurs 11 ont contenu r1p,S des réservoirs 59 ( fig. 7 ) logés tons les pales mêmes; l'alimentation des moteurs est faite par la, force centri-
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fuge, ce qui supprima la nécessité d'une pompe spéciale. Les pales 16 formant l'hélio" s1J.:;Jt('nt,t:cicc sont constituées comme des ailes d'aéroplane. Sur deux pales opposées ou sur toutes les quatre, sont fixée les moteurs 11
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qui commandent chacun ( fige 4 ) la 14{'"l0:'= de doux hélices t.rQ,ctivcs à pas contraires 46 et 4'7 tournant en sens inverses.
Le moteur conduit dir-1()';cn,C;'lf, par le prolongement 48 du nez 49, l'hélice extérieure 47, dont le moyeu porte une couronne dentée 50 qui entrains l'hélice intérieure 46 en sens contraire de son propre
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mouvement; cet entraînement est réalisé gr4:c9 aux pignons satellites 51 qui tournant fous sur les tourillons 52, à l'aide des roulements à 'billes 97 et se trouvent on prise avec la couronne dentée 53 fixée sur le moyeu de l'hélice intérieure 46. Les tourillons 52 sont portés par le cylindre 54 emmanché dans la pièce 55 fixée au bord
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d'attaque de la pale 16.
Des roulements -à billes 96 & 95, maintenus par des rondelles 57, permettent la, rotation du faux nez 48; l'hélice intérieure 46 tourne dans le
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manchon-support 54. également ,par l'intermédiaire 'de
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deux -roulements à billes 93 et 94.
A la partie supérieure de la colonne cylindrique verticale 23, est fixée la couronne intérieure 56 d'un roulement à billes 60 sur la couronne extérieure 58 'duquel sont fixés élastiquement les ombles 61 qui soutiennent les pales 16 quand elles sont .au repos,, ces pales sont, d'autre part, reliées élastiquement entre .elles par des cabanes 62
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de façon à limiter leur écartement,
De ce qui précède, il résulte que la sustentation du nouvel appareil hélicoptère est obtenue par la rotation dans un sens convenable des pales 16 autour de la colonne
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cylindrique 23, cette rotation étant renclrc p..yo fonctionnerions des hél i cos 46 & 47 actionnées par les
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moeurs il.
Gr4oc à l'articulation individuelle des pales 16, la stabilité de 1* appareil est absolument automatique dans
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tous les sns <\l toUÉ3 les régimes de vol, l'appareil roprf1na.nt s- position normale u'ne fois les efforts pertur - b('.+.r,'1.US passés et. ceci sans intervention du pilote.
En outr, par suite de leur poids, de leur diamètre et de leur vitosce n,ng1.Ù"',irè, les paies de l'hélice sustentatrice constituent un système gyroscopique des plus efficaces qui
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s'oppo"c touta variation rapide de leur plan de rotation, sans .toutefois donner lieu aux inconvénients graves du , 4 \ syrosoopique à pales solidaires et rigidement ) fixées "'.u 1"oyr)u commun; c'est dans ici but de réduire la '""'.leur de leur effet GyroscQpiqu0 que les hélices 46-47 60;:11:. ? 1 (,,urr-l e s .
1-- ?,yst' r!o duo deux hélices t:ro.ctivQS tournant "n sens inversa no ".0:'1"10 lieu à aucune réaction d'impor- tance sur le support 55 des ples 16 pendant leur rotation : autour de la colonne cylindrique 23; on effet, ces deux
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hélices dn poids et 18 Vi'":8SSr.: "',11b'U1D,ir"f;'..cgr'.lQs oh contraires, provoquent des réactions on sens inverse, (lui s'annulent sur le support 55.
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Grâce r'1.. la commando de 1". Tr, rl.:'.l lU:l "7.ï:LÛ. ^,1'lt:C et totale des polos,qui constitue 1. corn;0.Ylclo principale de l'appareil, l'angle d'incidence peut 0tre x'i'.É;1: par le pilote pour donner le meilleur rendement à ce récite de sustentation comme aussi à tous les régimes de vol; les glissières 37 sont nécessaires pour permettra cette variation d'incidence, vu la longueur constante des tirants tubulaires 24. Cette commande pouvant être bloques
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grâce au seoteur''denté 15, le pilote n'aura à l'employer :1 .que pendant, la variation de>Tégine de vol;
au point fixe, la pilote pourra lutter contre- l'effort du vent on faisant fonctionner le. moteur avant 4, au i'a.ible régira0 convenable.
Pour corriger 1'.f'fort do frottement des roule-.
-1 ment à 'billes tondant è, entraîner l '<1'Pl?''.l''''il, dans le sens de..rotation des pales, le gouvernail de direction est
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incliné, dans le sens voulu par rapport à un plan vertical -et c'est cette inclinaison qui est commandée par le manche ; ,Jt.';-91Í.alatéral, 8.. Les filets d'air refoulés pax les .."pales "1$ sont ainsi utilisés et suffisent complètement à . compenser ce couple de rotation; on pourrait aussi employer @ une petite hélice spéciale à axe horizontal fixé près du gouvernail.
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" ¯. La montée ou la descente suivant la verticale, sont obtenues par- la variât ion, dans le sons convenable, .soit de l'incidence totaleudes pales 16, soit de la, @ puissance des moteurs 11 desdites pales.
La translation horizontale de l'appareil est réalisée grâce au moteur de propulsion, actionnant.
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l'hélice 5; la suselt-a.;ion étant toujours assurée par
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les moteurs 11 des paies, le moteur de propulsion n'aura à vaincre que la " traînée Il clos pales à 1* avancement et la résistances nuisiblesde l'appareil.
Corons 1' rond ornent de l'hélice sustentatrice augmente avec la vitesse de translation, la puissance à fournir par les moteurs 11 sera plus faible qu'au point fixe, d'où il résulte une sécurité'-très appréciable dans la. durée ci.^ fonctionnement des moteurs; on peut utiliser une parbie de leur excédent de puissance en inclinant, grâce au Gouvernail de profondeur, l'axe de l'appareil très légèrement sur l'avant. Pendant ce régime, les gouvernails de profondeur et de direction sont utili- sables comme dans un aéroplane ordinaire.
La montée ou la descente sont obtenues par la, combinaison ,la la poussée des pales 16, de l'hélice sust@ntatrice et de la traction de l'hélice-avant 5; le pilote n'aura qu'à agir principalement sur les deux pédalesde gaz 9 & 10.
Le vol plané ou descente de l'appareil en cas de panne de tous les moteurs, sera obtenu grâce à la commande de la variation d'incidence à 1 aide du manche à levier central 14; l'incidence des pales sera diminuée jusqu'à la valeur positive ou' négative nécessaire pour obtenir la vitesse de descente Voulue par le pilote. Du fait de la chute, les pales 16 prennent un régime déter- miné d'auto -rotation dans le même sens qu'avant l'arrêt' des moteurs 11.
Ce vol plané pourra s'effectuer.aussi bien suivant la verticale qu'obliquement, à la volonté du pilote. @
L'appareil décrit présente,en outre,des particularités i nt ère s santé s . a) La disposition des pales librement articulées,
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-non-seulement assure la stabilité automatique dans tous les 'sens, ainsi que la possibilité du vol horizontal avec
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une seule hélice sustentatrice, mais elle pernct aussi de ' construire les pales avec un poids bien inférieur à celui des ailes d'un aéroplane ordinaire . En effet, comme la poussée est équilibrée'par la composante normale ( au -plan de la pale)
de la'force centrifuge et la traînée par la composante contenue dans son plan et perpendiculaire à l'axe des pales,
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#ii" rie' reste comme effort exercé sur celles-ci que la composante'radiale de la force,' Centrifuge donnant lieu seulement à -un effort .de traction; les Moments de flexion
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.locaux le long de la pale sont négliseables.
Les pales prendront donc, envol, des inclinaisons au-dessus de l'horizontale et; en arrière ou en wn.l-1 r?c leur position au repos correspondant aux efforts de poussée et de traînée auxquels elles peuvent être soumises.
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b) La disposition dns comnandes tubL?lair^s 2 et des glissières 37 donne lieu, en translation, a une variation d'incidence différentielle des ples, -absolument automatique.
En effet, une même pale on régime de translation est
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soumise,pendant un tour,à des efforts do poussée et de - traînée variables passant par un maximum et un minimum.
Quand la poussée est maximum, l'inclinaison de la pale au-dessus de l'horizontale tondra à augmenter, mais les
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tubes 24 agissant sur son bord "'.' attaque, ne lui pomettont une inclinaison plus grande t711'c^n;TtC; Url'w' diminution clo son' angle d'incidence. Dans la région ou la poussée est minimum, le phénomène est inverse. Grâce à c"t''c disposition, l'in- clinaison des paies au -do s pus ou nu-dnscous do leur position, réglée par la pilote, est limitée.
En outre, cotto variai-.ion ¯ automatique do l'incidence des pales "Migra on te s ci ris ibl cm ont le rendement du système sustentateur,
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c) La disposition des divers moteurs rendant' indé-
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pendants les systèmes propulseur et sustentatsur, présente des avantages considérables, en tant que sécurité notamment,
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mémo sur les avions .actuels,par 1?, possibilité dé poursuivre le vol en cas de panne d'une grands partie de la puissance motrice disponible.- En effet, l'arrêt du moteur de propul- sion 4 n'empêche pas la translation de s'effectuer., mais une vitesse plus faible, naturellement.
Il suffira au pilote d'agir cur le Gouvernail de profondeur et d'incliner d'une
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valeur convenable l'axe de l'appareil et conséquerarnent de l'hélice :;ust'\11t:o-.!,rice, pour que celle-ci devienne à la fois propulsive et sustcntatrice. d) L'arrêt des notcurs des pales n'empêche pas, non plus, 1. translation à faible allure.
En inclinant l'@xe d- l'appareil on arrière de la verticale et en donnant aux plaes l'incidence convenable, le pilote peut
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mt1.J:.'!-;r' l'hélice eue tentatrice en régime d'auto-rotation, 1 Tr:;, du fait do octte translation, fournissant l'énergie ".J0"'sf:.ir" pour ".,;surcr le, rotation des pales dans le même sons ():, '..Ui132ê?:i ainsi la poussée. n,''t'.1C'Ytl..Ylû, en cas d'arrêt (1'" tous les moteurs, et cala est difficile à prévoir, le pilote :,^¯.^, o'ilic' '"'atterrir on vol plané vertical ou oblique, à eq volonté.
On ##'#oit, ainsi, que l'appareil établi conformément à J. in1T'mion satisfait à toutes les conditions exigées d'un hélicoptère industriel, et qu'il présente, en outre, des avantages 'le sécurité, (le stabilité automatique, d'éco- nomie, de poids et do facilité de pilotage, supérieurs aux avions actuels. Ses qualités de simplicité sont comparables à celles des aéroplanes,ce qui, au point de vue industriel, est d'un intérêt primordial.
Bien entendu, l'invention n'est. -pas, limitée aux détails de construction; décrits ou représentés et il est
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possible 1i't apporter toutes les modifications qui n'en altèrent pas lprincips.
Ainsi, les. hélices 4S & 47 et le différentiel les reliant ,peuvent. être supprimés il 0"',0 d'emploi <ln 1 i0.':Lli'S . réaction directe;- les pales peuvent ftr1 biplancs ou multi- plp,rlOS,,VC!1 ou snns lin.ison ''il:','1.'.^. 1':;'6 différents pl?.ns ot on nombre supérieur ou inférieur va quatre.
De même, les tubes de c 24 peuvent être :"va, nt,." - Eeuscnent remplaces par une double ..n.1T1'Ylrlc par cibles, à COllCll.r9.01'1.' t:'. modifier la disposition de détail. Enfin, n.u
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lieu d'un moteur par chaque pale, on peut en prévoir doux, l'un
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près du bord ##t'attaque et l'autre près du bord de fuite, ;",tte>- quant chacun une seule hélice et 8uJ})rim,',nt,àe ce fait,le différentiel..
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REVENDICATIONS
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t
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w 1 - Hélicoptère caractérise eu M que les r'.l.)"u0ils do sustentation et de propulsion sont indépendante .
2 - Hélicoptère suivant la revendication 1, caractérisé -# on. ce que l'appareil de sustentation est -constitué par 'deux ou plusieurs pales, monoplanes ou T'1ultipl'.nos ,à même . sens de rotation, articulées individuellement pcr un roule - ment à rotule., sur un manchon commun tournant librement ,.j ' 'autour d'un axe central et réunies entre elles par une .... liaison élastique- pour limiter leur écart ornent suivant leur ,(¯jjtt4<t V plan de\ rotation; .des moteurs,placés sur des paies opposées deux à deux, fournissant la puissance nécessaire D, la sustentation pendant tous les régimes de vol normal, "-##'#'¯-"*#;
-'actionnent avantageusement deux hélices tractives, à pas -contraires, à quatre pales tournant en sens inverse et ''reliées par un différentiel dont l'axe sa trouve dans un plan sensiblement perpendiculaire au l1l'o.n (la ces pales .sustentatrices; ces hélices tractives peuvent être ,.. supprimées.en cas d'emploi de moteurs à réaction directe.
-:-.. ; 3 - Hélicoptère Suivant la revendication l,
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caractérisé en ce que le système propulseur est constitué par un ou plusieurs moteurs, dont les hélices tractives ou propulsives sont montées dans un fuselage analogue à celui d'un aéroplane, comportant un gouvernail de pro.. fondeur et un gouvernail de direction mobile à la fois autour d'un horizontal et d'un axe vertical..
4 - Hélicoptère suivant les'revendications 1 à 3, . caractérisé en ce que le réglage simultané de l'incidence d toutes les pales est obtenu par un manche à -'balai contrai agissant sur des tubés de longueur constante relies,d'un coté, à la couronne extérieure d'un,roulement à billes susceptible de coulisser le long de la colonne . centrale et,de l'autre côté, aux bords d'attaque de ces pales.
5 - Hélicoptère suivant les revendications % & 4, caractérisé en ce que le dispositif est prévu. simultanément en vue du réglage pour maintenir automatiquement, au cours de la rotation des paies, une certaine relation entre leur inclinaison au-dessus de l'horizontale et leur incidence.
6 - Hélicoptère suivant la revendication 1, caractérisé on ce, que l'axe do rotation sur elle@meme de chaque pale dans sa rotule,est disposé en avant du centra de poussée, de facon à réduire l'effort sur les tubes Suivant Les revendications 4 @ 5.
7 - Hélicoptère suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande des gou- vernaile dn profondeur et de direction, ce dernier susceptible de tourner autour d'un axe horizontal et autour d'un axe vortical, est réalisée par un levier ou manche à balai.
8 - Hélicoptère suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande des gaz ? des Moteurs montés sur les pales et tournant avec'elles. -
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est 'constituée avantageusement par un roulement # 'billes susceptible de coulisser le long du pivot central, et dont les couronnes extérieure et intérieure sont fixées # des cibles respectivement reliés # une pédale actionnée par le pilote et aux dispositifs d'alimentation des moteurs.