WO1998025821A1 - Aeronefs equipes de motoreacteurs a pistons rotatifs et a helices contrarotatives - Google Patents
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Definitions
- the invention consists in adapting rotary piston motor and counter-rotating propellers to any aircraft cell to replace the engines currently installed.
- the invention relates to so-called “light” airplanes, that is to say of less than 5.7 tonnes and whose propulsion is provided by so-called “internal combustion” internal combustion engines.
- the engines are of several types:
- the installed motors are heavy, bulky and not very easy to access.
- the installed engine is light, compact and easily accessible, but the propeller fairing is detrimental to the performance and flight qualities of the aircraft due to the parasitic aerodynamic drag it generates.
- a first aspect of the invention therefore consists in replacing these motorizations by motor-actuators with rotary pistons and with counter-rotating propellers placed in a basket around the airframe, that is to say above or below each wing. , or, more precisely, on either side of the fuselage as shown in Figures 3 and 4.
- two rotary piston engine and counter-rotating propellers have two to three times less mass than a single reciprocating piston engine of equivalent power, and 20% less mass, always at equivalent power, than two engine with rotary pistons with faired propellers precisely because of the absence of the fairing and its supports.
- the airframe of an aircraft, wing or fuselage is made up of spars, ribs and frames or pairs which constitute the structure. Amounts or brackets are fixed using gussets, wedges, reinforcements or any other known method on these structural elements and support the motor-driven rotary pistons and counter-rotating propellers (3) thus mounted in a nacelle. It should be noted that this type of mounting is almost impossible with reciprocating piston engines (1) because of their mass and their bulk.
- the nacelle mounting is carried out by means of a transverse shaft (4) which acts as a common engine-frame for the two engine-driven engines with rotary pistons and counter-rotating propellers (3).
- the application also shows that the traditional motorization (1) of figure 1 as well as its accessories (transmission shaft, propeller propeller ...) have disappeared, as well as the fairing of the motorized engine with faired propeller (2) of the figure 2.
- a second aspect of the invention consists in advancing or retreating, relative to a reference point, the two motorized reactors with rotary pistons and counter-rotating propellers (3) mounted on the transverse shaft (4).
- This second aspect of the invention makes it possible to adjust the centering of the plane by displacement of the masses of the engine jets, either towards the front or towards the rear of the aircraft, as shown by the arrows in FIG. 3.
- Tavion if necessary, to get out of the so-called "flat"spin; - it modifies the performance and flight qualities of Tavion for a specific use, such as cruise flight or rapid descent flight for example.
- transverse shaft (4) which acts as a common engine mount for the two motorized engines with rotary pistons and counter-rotating propellers (3) of FIGS. 3 and 4, is mounted on two slides (5) integrated into the sides of the fuselage as shown in the figure in section 4.
- two electromechanical or hydraulic cylinders (6) of a known model are fixed to the transverse shaft (4), one pulling and the other pushing in the same direction, either towards the front or towards the back.
- These jacks have a stroke determined by the calculations and act as a front and rear stop.
- the pilot first stabilizes the aircraft in level flight, then places the control surface and the depth compensator in neutral using the appropriate controls. Following this, the tendency to sting or nose up from Tavion will be noted. It will then suffice for the pilot to act on the jacks to obtain:
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Abstract
Aéronefs équipés de motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives montés en nacelle. un premier aspect de l'invention consiste à adapter des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) sur toute cellule d'aéronef, en remplacement des motorisations actuellement installées: les moteurs à pistons alternatifs (1) dont un exemple est montré en figure 1; les motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélice carénée (2) de la figure 2. Un deuxième aspect de l'invention consiste à faire avancer ou reculer, par rapport à un point de référence, les masses des deux motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) montés en nacelle de part et d'autre du fuselage comme le montrent les figures 3 et 4, et de permettre ainsi un réglage du centrage de l'avion.
Description
Aéronefs équipés de motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives
L'invention consiste à adapter des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives à toute cellule d'aéronef en remplacement des motorisations actuellement installées.
L'invention concerne les avions dits "légers", c'est-à-dire de moins de 5,7 tonnes et dont la propulsion est assurée par des moteurs à combustion interne dits "à explosion".
Pour ces aéronefs, les motorisations sont de plusieurs types :
- soit des moteurs à pistons alternatifs placés à l'avant de l'appareil dans le cas d'hélices dites tractives, - soit des moteurs à pistons alternatifs placés à l'arrière de l'appareil dans le cas d'hélices dites propulsives comme le montre la figure 1,
- soit des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices carénées placés en nacelle comme le montre la figure 2.
Dans les deux premiers cas, les motorisations installées sont lourdes, encombrantes et d'un accès peu aisé. Dans le dernier cas, la motorisation installée est légère, peu encombrante et d'un accès facile, mais le carénage d'hélice est préjudiciable aux performances et aux qualités de vol de Tavion en raison de la trainée aérodynamique parasite qu'il génère.
Un premier aspect de l'invention consiste donc à remplacer ces motorisa- tions par des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives placés en nacelle autour de la cellule, c'est-à-dire au-dessus ou au-dessous de chaque aile, ou, plus précisément, de part et d'autre du fuselage comme le montrent les figures 3 et 4.
Les avantages qui résultent de ce premier aspect de l'invention sont les suivants :
- gain de masse : deux motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives ont deux à trois fois moins de masse qu'un seul moteur à pistons alternatifs de puissance équivalente, et 20 % de moins de masse, toujours à puissance équivalente, que deux motoréacteurs à pistons rotatifs à hélices carénées en raison justement de l'absence du carénage et de ses supports.
- gain de poussée et diminution de la trainée : toujours en raison de l'absence du carénage, une meilleure pénétration aérodynamique est obtenue, tandis que sont éliminées les interférences parasites de l'écoulement de l'air entre motoréacteurs et cellule. Il résulte des avantages cités ci-dessus, de meilleures performances et qualités de vol pour l'appareil. Par ailleurs, de nombreuses adaptations sont possibles : Les motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives s'adaptent de part et d'autre du fuselage de Tavion comme le montrent les figures 3
et 4, mais également au-dessus ou au-dessous de chaque aile comme le montrent les figures 5 et 6.
L'invention ainsi définie est réalisée de la façon suivante :
La cellule d'un aéronef, aile ou fuselage, est composée de longerons, de nervures et de cadres ou couples qui constituent la structure. Des montants ou des potences sont fixés à l'aide de goussets, de cales, de renforts ou de tout autre procédé connu sur ces éléments de structures et supportent les motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) ainsi montés en nacelle. II est à noter que ce type de montage est quasiment impossible avec des moteurs à pistons alternatifs (1) en raison de leur masse et de leur encombrement.
Par ailleurs, il est à préciser que ce même montage est à déconseiller pour l'installation des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélice carénée (2) au-dessus ou au-dessous des ailes en raison des interférences aérodynamiques parasites induites par la proximité des carénages et de la voilure.
Seuls les motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) ayant une masse et un volume réduits, et un flux aérodynamique laminaire et non perturbé, peuvent adopter avantageusement ces divers types de montage.
Dans l'application représenté figure 4, le montage en nacelle est réalisé au moyen d'un arbre transversal (4) qui fait office de bâti-moteur commun aux deux motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3). L'application montre également que la motorisation traditionnelle (1) de la figure 1 ainsi que ses accessoires (arbre de transmission, hélice propulsive...) ont disparu, de même que le carénage du motoréacteur à hélice carénée (2) de la figure 2.
Un deuxième aspect de l'invention consiste à faire avancer ou reculer, par rapport à un point de référence, les deux motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) montés sur l'arbre transversal (4).
Ce deuxième aspect de l'invention permet un réglage du centrage de Tavion par déplacement des masses des motoréacteurs, soit vers l'avant, soit vers l'arrière de l'appareil, comme le montrent les flèches de la figure 3.
Le déplacement de ces masses vers Tavant à plusieurs effets :
- il permet de réaliser un centrage dit "avant" qui a pour conséquence d'augmenter la stabilité de l'appareil ; - il rétablit un centrage correct en cas de charge arrière excessive ou en cas de déplacement de certaines masses dite mobiles, tels les passagers, le carburant, les lubrifiants, les liquides de refroidissement, etc. ;
- il permet à Tavion, le cas échéant, de sortir de la vrille dite "à plat" ;
- il modifie les performances et les qualités de vol de Tavion en vue d'une utilisation spécifique, tels le vol en croisière ou le vol en descente rapide par exemple.
Le déplacement de ces mêmes masses vers l'arrière a également plusieurs effets :
- il permet de réaliser un centrage dit "arrière" qui a pour conséquence d'augmenter et d'améliorer la manoeuvrabilité de l'appareil ;
- il rétablit un centrage correct en cas de charge avant excessive ;
- il modifie les performances et les qualités de vol de Tavion en vue d'une utilisation spécifique, telle la voltige aérienne par exemple.
Ce deuxième aspect de l'invention est réalisé de la façon suivante : L'arbre transversal (4) qui fait office de bâti-moteur commun aux deux motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) des figures 3 et 4, est monté sur deux glissières (5) intégrées aux flancs du fuselage comme le montre la figure en coupe 4.
Au centre de l'appareil, deux vérins électromécaniques ou hydrauliques (6) d'un modèle connu sont fixés à T arbre transversal (4), Tun tirant et l'autre poussant dans le même sens, soit vers Tavant, soit vers l'arrière. Ces vérins ont une course déterminée par les calculs et font office de butée avant et arrière.
En cas d'accélération ou décélération brutales, les vérins travaillant Tun en traction et l'autre en compression, les efforts sont équilibrés ; chaque vérin étant dit "fail safe", c'est-à-dire qu'il se suffit à lui-même en cas de défaillance de l'autre. En cas de défaillance des deux vérins, le centrage de Tavion reste néanmoins conforme aux normes en vigueur, l'invention n'intervenant que pour améliorer les qualités de vol et les performances.
A noter que le montage des vérins énoncé ci-dessus n'est donné qu'à titre d'exemple, et que le nombre et l'emplacement des vérins peuvent varier sans modifier la nature de l'invention qui est de pouvoir avancer ou reculer les masses des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3). Le réglage du centrage de Tavion en vol, objet de ce deuxième aspect de l'invention, est simple :
Le pilote stabilise d'abord l'appareil en vol en palier, puis il place la gouverne et le compensateur de profondeur au neutre au moyen des commandes appropriées. A la suite de quoi, la tendance à piquer ou à cabrer de Tavion sera constatée. Il suffira alors au pilote d'agir sur les vérins pour obtenir :
- soit un centrage parfaitement équilibré, les tendances à piquer ou à cabrer ayant été annulées ;
- soit un centrage légèrement "avant" ou légèrement "arrière" en vue d'utilisations spécifiques déjà citées.
A noter que dans le cas d'un centrage parfaitement équilibré, la trainée aérodynamique de la gouverne et du compensateur de profondeur étant la plus réduite possible, les performances sont améliorées.
Les gains de masse ou de poussée et les diminutions de trainées aérodynamiques obtenus grâce aux différents aspects de l'invention ont des conséquences directes sur Téconomie et l'environnement, car à performances égales le coût d'exploitation et le niveau de nuisance sonore et de pollution sont sensiblement moindres.
Au plan industriel, les aéronefs équipés de motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives créent une nouvelle génération d'appareils qui se situent entre les avions actuels dits "légers" et les avions haut de gamme dits "d'affaires" dont les masses, les puissances et les prix sont cinq à dix fois supérieurs.
Claims
REVENDICATIONS
1) Aéronefs caractérisés en ce que des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) sont placés en nacelle autour de la cellule, soit de part et d'autre du fuselage comme le montrent les figures 3 et 4, soit au-dessus ou au-dessous de chaque aile comme le montrent les figures 5 et 6, et remplacent les motorisations traditionnelles à pistons alternatifs (1) et les motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices carénées (2).
2) Aéronefs selon la revendication 1, caractérisés en ce que les motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) sont montés sur un arbre transversal (4) qui se déplace en avant ou en arrière sur des glissières (5) intégrées au fuselage au moyen de vérins électromécaniques ou hydraul iques (6).
3) Aéronefs selon les revendications 1 et 2, caractérisés en ce que le déplacement vers Tavant des masses des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) rétablit un centrage correct en cas de centrage trop arrière, ou permet de réaliser un centrage avant si besoin est.
4) Aéronefs selon les revendications 1 et 2, caractérisés en ce que le déplacement vers 1 'arrière des masses des motoréacteurs à pistons rotatifs et à hélices contrarotatives (3) rétablit un centrage correct en cas de centrage trop avant, ou permet de réaliser un centrage arrière si besoin est.
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Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |