Appareil de vol du type aérogire Les machines aériennes dénommées aéro- gires peuvent être classées suivant les différents types ci-après <I>a) Hélicoptère</I> soutenu et propulsé par un ou plusieurs rotors à axe presque vertical et mus par un ou plusieurs moteurs.
<I>b) Autogire</I> qui comporte éventuellement une aile supplémentaire fixe et est soutenu par un ou plusieurs rotors à axe presque vertical et tournant librement. La propulsion est obtenue dans ce cas au moyen d'un groupe propulseur à hélice ou à réaction agissant horizontalement.
<I>c) Girodyne</I> dont la sustentation en vol de translation est obtenue au moyen d'un ou plusieurs rotors à axe vertical mus par un moteur et qui est propulsé par un propulseur à hélice ou à réaction agissant horizontalement.
<I>d) Combiné à</I> aile fixe avec un ou plusieurs rotors à axe vertical mus par un moteur et avec propulseur indépendant. Le ou les rotors portent le poids total de l'appareil au décollage ou à l'atterrissage et n'en portent qu'une partie en vol de translation. En vol de translation le ou les rotors tournent entraînés par le déplacement d'air ou par leur moteur.
<I>e)</I> Apparreil <I>convertible</I> capable d'atterrir et de décoller verticalement comme un hélicop tère mais qui se transforme en un appareil à voilure fixe une fois arrivé à- l'altitude de croisière. En vol de translation le ou les rotors sont utilisés comme hélices propulsives ou sont arrêtés; dans ce dernier cas ils servent d'aile fixe ou peuvent être repliés.
Les caractéristiques particulières qui distin guent les machines aériennes appartenant à chacun des types mentionnés ci-dessus sont naturellement fonction des exigences particu lières imposées par le but recherché. Dans l'état actuel de la technique les caractéristiques sont encore loin de correspondre de manière tout à fait satisfaisante au but à atteindre.
Mettant à part l'autogire et les différents types de convertibles, ces derniers étant des machines très compliquées dans leur exécution et souvent peu pratiques dans leur utilisation (tout au moins dans le domaine des applications civiles), l'invention concerne les appareils du type aérogires et elle a pour but d'améliorer certaines caractéristiques fondamentales des aérogires connus et dont l'utilisation se révèle actuelle ment la plus pratique.
Ceux-ci présentent généralement en effet peu de stabilité, spécialement dans le sens longitudinal, à moins qu'ils ne disposent de rotors en tandem dans la mesure voulue. Ils n'offrent en outre aujourd'hui encore que des performances assez modestes surtout au point de vue vitesse de croisière et autonomie. D'autre part, dans les appareils combinés et parfois dans les girodynes, les complications de la construction et de l'installation sont souvent telles, qu'elles atténuent les qualités que l'on se propose d'obtenir de ces appareils.
Cela posé et en vue d'obtenir un appareil sûr d'emploi et satisfaisant quant aux services qu'on peut en attendre, surtout d'une part par le transport des passagers dans le domaine actuellement occupé par les appareils à auto nomie limitée et d'autre part à titre d'appareil de secours , l'invention concerne un appareil qui participe des caractéristiques combinées d'un hélicoptère et d'un aéroplane.
L'appareil de l'invention est caractérisé par ce qu'il comprend un fuselage d'aéroplane de forme aérodynamique, au moins une unité motrice, un empennage vertical complet pour la dérive et un gouvernail de direction, au moins un rotor principal, des ailes fixes et un rotor de queue relié mécaniquement au rotor principal et monté de manière que son aire d'évolution se trouve sensiblement au-dessus de celle du rotor principal, son centre de rotation étant dans le plan de symétrie de l'appareil.
Cet ensemble a l'avantage de présenter des conditions de stabilité transversale au moins égales à celles des meilleurs aérogires du type dit combiné avec, en même temps, les conditions de stabilité longitudinale d'un bon aéroplane, ainsi que la possibilité, pour le pilote, de corriger en vol le centrage de l'appareil à la suite d'éventuels déplacements du centre de gravité et d'atteindre une vitesse de croisière notablement supérieure à celle d'un hélicoptère ordinaire.
La description qui suit se rapporte à des exemples de réalisation représentés -aux dessins dans lesquels: la fig. 1 est une vue de profil d'un aérogire à deux rotors conforme à l'invention; la fig. 2 est une vue en plan; la fig. 3 est une vue de face<B>du</B> même appareil; les fig. <I>la, 2a</I> et 3a correspondent aux fig. 1, 2 et 3 pour le cas d'un appareil de secours ;
les fig. 4, 5 et 6 représentent des formes d'exécution différentes quant à l'installation des moteurs, une de ces formes d'exécution étant représentée fig. 3; les fig. 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 et 16 représentent respectivement, vus de profil, et de face, un monorotor, un birotor, un trirotor, un quadrirotor et un birotor coaxial.
Comme on le voit sur les dessins, l'aérogire est constitué d'une part par un fuselage normal d'aéroplane 1 de forme aérodynamique dans lequel trouve place, outre la cabine du pilote, la charge à transporter; d'autre part deux rotors principaux 2 et 3 disposés de part et d'autre symétriquement et tournant en sens inverse pour équilibrer les couples (selon qu'on le juge nécessaire, les surfaces balayées par les rotors peuvent se recouper plus ou moins ou être séparées l'une de l'autre; dans le premier cas les pales sont clavetées de manière à interférer le moins possible);
d'autre part enfin par deux moteurs ml et m2 installés d'après le dessin à l'extrémité des ailes et avec leur axe dans le prolongement de celui du rotor correspondant. Ce mode de montage qui n'est pas indispen sable peut être remplacé par n'importe quel autre, comme, par exemple, par un montage prévoyant une salle de machines dans le fuselage auquel cas les deux moteurs pourraient égale ment être remplacés par une seule unité motrice de puissance appropriée. Les fig. 4, 5 et 6 mon trent un appareil pouvu d'une installation de moteurs m ou ml, m2 différente de celle de la fig. 3.
L'appareil comporte, outre les parties men tionnées ci-dessus, deux ailes fixes 4 convena blement assemblées qui, dans la forme d'exécu tion représentée aux fig. 1, 2, 3 outre qu'elles sont strictement aérodynamiques servent éga lement à porter les groupes rotors 2 et 3 disposés de telle manière que l'on voudra le long des ailes, et, dans ce cas particulier, à leurs extrémi tés, ce qui n'exclut pas une solution différente du problème. Le long du bord de sortie des ailes sont prévus des ailerons normaux 5 et 6; l'aile 4 peut être contreventée extérieurement afin de pouvoir être faite plus légère.
L'appareil comporte en outre: un rotor horizontal en queue ou stabilisateur 7 monté tout en haut de la dérive fixe 10 et de telle manière que la surface balayée se trouve dans un plan sensiblement au-dessus des surfaces balayées par les rotors principaux 2 et 3. Un système de transmission 8 (pour lequel on peut adopter diverses solutions) a pour but d'accou pler les rotors principaux 2 et 3 et d'entraîner le rotor de queue 7 à un nombre de tours déterminé.
Dans le cas où on veut établir un appareil de secours (fig. <I>la, 2a</I> et 3a) la transmission 8 sert aussi à actionner un petit treuil 9 disposé dans le fuselage au voisinage de la verticale passant par le centre de gravité. On a prévu en outre un empennage vertical 10, 11, qui sert également de support du rotor de queue 7, comme indiqué plus haut, et du gouvernail de direction 11.
On peut aussi éventuellement prévoir, pour satisfaire à des exigences particulières, un petit plan horizontal stabilisateur auxiliaire (non représenté sur le dessin) que l'on monterait normalement en queue, suivant la disposition habituelle des empennages horizontaux des aéroplanes, recoupant le fuselage, ou exception nellement tout à fait vers l'extrémité avant comme dans le dispositif dit en canard.
L'appareil est pourvu en outre d'un système complet de commandes en vol permettant d'ob tenir le maximum d'efficacité aussi bien dans tou tes ses évolutions possibles que dans le vol au point fixe.
Suivant le type d'appareil le système de commandes sera totalement ou seulement en partie mécanique, ou totalement ou partielle ment servo-commandé.
Enfin l'appareil est doté d'un train d'atter rissage normal adapté au but particulier pour lequel il est conçu et qui peut même être rentré au cas où la vitesse de translation constitue une des principales qualités requises de l'appa reil.
Il est pourvu en outre des installations norma les de bord et de celles relatives aux groupes moteurs qui permettent de régler le fonction nement de l'appareil.
L'aérogire birotor décrit ci-dessus pour le cas particulier représenté dans les fig. 1, 2, 3, <I>la, 2a</I> et 3a fonctionne de la manière suivante: le décollage peut se faire verticalement sous la seule action des rotors principaux 2 et 3. On peut monter en trajectoire inclinée à peu près de la même façon que les hélicoptères ordinaires, mais cette montée sera facilitée par la présence des ailes 4. On. peut en dire autant pour le maintien en hauteur.
Les ailes 4 agissent également par leur action aérodynamique à la descente avec ou sans moteur, c'est-à-dire avec les rotors 2 et 3 actionnés par les moteurs mi et m2 ou maintenus en autorotation. En croisière et suivant le but. auquel l'appareil est destiné, et, par conséquent, suivant le développement qu'on aura donné aux ailes fixes 4, ces ailes pourront, à une vitesse déter minée, soutenir une quote-part plus ou moins importante de la charge et laisser par suite disponible une composante horizontale beau coup plus importante de l'énèrgie totale des rotors 2 et 3 qui sera alors utilisable pour obtenir une plus grande vitesse.
Cette dernière, tout en étant maintenue dans les limites prati ques qui permettent aux rotors 2 et 3 de fonction ner correctement, peut dépasser sensiblement la vitesse de croisière des hélicoptères courants (qui varie aujourd'hui de 120 à 170 km/heure) et atteindre les 250 et les 300 km/heure pour les transports de personnes sur des parcours intérieurs.
Quant à l'appareil de secours, pour lequel il peut être plus important d'avoir de bonnes possibilités de vol au point fixe plutôt qu'une plus grande vitesse de croisière; on adoptera un rapport entre le développement des ailes fixes 4 et celui des rotors 2 et 3 (fig. <I>la, 2a</I> et 3a) différent de celui adopté sur les appareils pour transport de passagers. L'atterrissage et le décollage peuvent se faire verticalement, ou presque, sous la seule action des rotors prin cipaux 2 et 3.
Un avantage fondamental de l'aérogire décrit réside non seulement dans le fait qu'il rend plus de services qu'un hélicoptère ordinaire équi valent mais aussi dans le fait qu'il présente des conditions de stabilité et de sécurité en vol qui ne diffèrent pas de celles d'un bon aéroplane, cela surtout en ce qui concerne la stabilité longitu- dinale. Le rotor de queue 7 dont l'appareil est pourvu, est de relativement petites dimensions et assure, en premier lieu,
le centrage et la stabilité longitudinale de celui-ci quand ce dernier se trouve placé dans des conditions initiales moyennes, et cela grâce à des liaisons mécaniques convenables établissant un rapport déterminé entre le pas des pales de rotors princi paux 2 et 3 et celui des pales du rotor de queue stabilisateur 7.
En second lieu, le rotor de queue 7, constituant, en pratique, un empen nage horizontal extrêmement efficace, peut inter venir à la commande du pilote soit en cas de déplacement en vol du centre de gravité de l'appareil, soit au cours des évolutions dans le plan vertical de celui-ci pour lesquelles il utilise, dans le plan horizontal au contraire, comme les aéroplanes, le gouvernail de direction 11 mentionné plus haut.
L'appareil représenté aux fig. 7 et 8 est particulièrement intéressant parce qu'il permet d'adopter aussi une aile basse 4 qui, outre qu'elle est de construction plus légère que dans le cas des polyrotors, permet aussi d'installer aisément un train d'atterrissage rentrable. Il est également intéressant de remarquer que, s'il est convenablement étudié et dimensionné, un rotor de queue unique 7, dont le plan d'action sera convenablement disposé suivant un angle a par rapport à l'horizontale, peut servir à corriger le couple dû au rotor principal et avoir une action stabilisatrice dans le sens longitudinal.
L'appareil des figures 9 et 10 est un birotor du type décrit précédemment. Le trirotor des fig. 11 et 12 participe des caractéristiques propres au birotor et au monorotor. On peut considérer le quadrirotor des fig. 13 et 14 comme une extension du birotor.
D'une manière générale, il est clair qu'un seul - rotor de queue convenablement disposé peut répondre aux exigences de l'un quelconque des appareils décrits ci-dessus. II est placé dans un plan rigoureusement horizontal dans le cas d'appareils ayant un nombre pair de rotors principaux et dans un plan plus ou moins incliné dans le cas d'appareils ayant un nombre impair de rotors principaux, l'inclinaison variant avec le nombre de ces rotors.
A part certaines difficultés qui peuvent surgir dans la mise au point en ce qui concerne la stabilité longitudinale (bien que le rotor stabilisateur se trouve surélevé derrière le double rotor principal) l'appareil birotor coaxial des figures 15 et 16 offre des possibilités de construc tion qui ne diffèrent pas de celles du monorotor des fig. 7 et 8, sauf que, dans ce cas, le rotor, stabilisateur 7 est dans un plan parfaitement horizontal.
Aircraft of the air-gyroplane type The aerial machines referred to as air-gyros can be classified according to the different types below <I> a) Helicopter </I> supported and propelled by one or more rotors with an almost vertical axis and driven by one or several engines.
<I> b) Autogyro </I> which optionally comprises an additional fixed wing and is supported by one or more rotors with an almost vertical axis and freely rotating. The propulsion is obtained in this case by means of a propulsion unit with propeller or reaction acting horizontally.
<I> c) Girodyne </I> whose lift in translational flight is obtained by means of one or more rotors with vertical axis driven by a motor and which is propelled by a propeller or jet thruster acting horizontally.
<I> d) Combined with </I> fixed wing with one or more vertical axis rotors driven by an engine and with independent thruster. The rotor (s) carry the total weight of the aircraft during takeoff or landing and only carry part of it in translational flight. In translational flight, the rotor or rotors rotate driven by the movement of air or by their motor.
<I> e) </I> Convertible <I> apparatus </I> capable of landing and taking off vertically like a helicopter but which transforms into a fixed-wing aircraft once at cruising altitude . In translational flight, the rotor (s) are used as propellers or are stopped; in the latter case they serve as a fixed wing or can be folded up.
The particular characteristics which distinguish the aerial machines belonging to each of the types mentioned above naturally depend on the particular requirements imposed by the desired aim. In the current state of the art, the characteristics are still far from completely satisfying the goal to be achieved.
Apart from the autogyro and the various types of convertibles, the latter being very complicated machines in their execution and often impractical in their use (at least in the field of civil applications), the invention relates to devices of the type air gyros and its aim is to improve certain fundamental characteristics of known air gyros, the use of which is currently proving to be the most practical.
These generally show little stability, especially in the longitudinal direction, unless they have tandem rotors to the desired extent. In addition, they still offer relatively modest performances today, especially in terms of cruising speed and range. On the other hand, in combined devices and sometimes in girodynes, the complications of construction and installation are often such that they attenuate the qualities which it is intended to obtain from these devices.
This being done and with a view to obtaining an apparatus which is safe to use and which satisfies the services that can be expected from it, above all on the one hand by the transport of passengers in the field currently occupied by devices with limited autonomy and On the other hand, as an emergency apparatus, the invention relates to an apparatus which participates in the combined characteristics of a helicopter and of an airplane.
The apparatus of the invention is characterized in that it comprises an aerodynamically shaped aircraft fuselage, at least one power unit, a complete vertical stabilizer for the fin and a rudder, at least one main rotor, fixed wings and a tail rotor mechanically connected to the main rotor and mounted so that its area of movement is substantially above that of the main rotor, its center of rotation being in the plane of symmetry of the aircraft.
This assembly has the advantage of presenting conditions of transverse stability at least equal to those of the best aerogires of the type said combined with, at the same time, the conditions of longitudinal stability of a good airplane, as well as the possibility, for the pilot , correct the centering of the aircraft in flight following any displacements of the center of gravity and achieve a cruising speed notably greater than that of an ordinary helicopter.
The following description relates to embodiments shown in the drawings in which: FIG. 1 is a side view of an aerogyro with two rotors according to the invention; fig. 2 is a plan view; fig. 3 is a front view of <B> the </B> same device; figs. <I> la, 2a </I> and 3a correspond to figs. 1, 2 and 3 for the case of an emergency device;
figs. 4, 5 and 6 show different embodiments as regards the installation of the motors, one of these embodiments being shown in FIG. 3; figs. 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 and 16 represent, respectively, seen in profile and from the front, a single-rotor, a twin-rotor, a trirotor, a quadrotor and a coaxial twin-rotor.
As can be seen in the drawings, the aerogyro is formed on the one hand by a normal fuselage of an airplane 1 of aerodynamic shape in which there is room, besides the pilot's cabin, the load to be transported; on the other hand two main rotors 2 and 3 arranged on either side symmetrically and rotating in the opposite direction to balance the torques (depending on whether it is deemed necessary, the surfaces swept by the rotors can overlap more or less or be separated from each other; in the first case the blades are keyed so as to interfere as little as possible);
on the other hand finally by two motors ml and m2 installed according to the drawing at the end of the wings and with their axis in the extension of that of the corresponding rotor. This method of assembly, which is not essential, can be replaced by any other, such as, for example, by an assembly providing for an engine room in the fuselage in which case the two engines could also be replaced by a single one. motor unit of suitable power. Figs. 4, 5 and 6 show a device capable of an installation of motors m or ml, m2 different from that of fig. 3.
The apparatus comprises, in addition to the parts mentioned above, two fixed wings 4 suitably assembled which, in the form of execution shown in FIGS. 1, 2, 3 in addition to being strictly aerodynamic also serve to support the rotor groups 2 and 3 arranged in such a way as one wishes along the wings, and, in this particular case, at their ends, this which does not exclude a different solution to the problem. Along the exit edge of the wings are provided normal ailerons 5 and 6; the wing 4 can be braced externally in order to be able to be made lighter.
The apparatus further comprises: a horizontal tail rotor or stabilizer 7 mounted at the very top of the fixed fin 10 and such that the scanned surface lies in a plane substantially above the surfaces scanned by the main rotors 2 and 3. The purpose of a transmission system 8 (for which various solutions can be adopted) is to couple the main rotors 2 and 3 and to drive the tail rotor 7 at a determined number of revolutions.
In the event that a backup device is to be established (fig. <I> la, 2a </I> and 3a) the transmission 8 is also used to actuate a small winch 9 arranged in the fuselage in the vicinity of the vertical passing through the center of gravity. A vertical stabilizer 10, 11 is also provided, which also serves as a support for the tail rotor 7, as indicated above, and for the rudder 11.
It is also possible to provide, in order to meet particular requirements, a small horizontal auxiliary stabilizer plane (not shown in the drawing) which would normally be mounted in the tail, following the usual arrangement of the horizontal stabilizers of airplanes, intersecting the fuselage, or exceptionally quite towards the front end as in the so-called duck device.
The aircraft is also provided with a complete in-flight control system making it possible to obtain the maximum efficiency both in all its possible evolutions and in the flight at the fixed point.
Depending on the type of device, the control system will be totally or only partially mechanical, or totally or partially servo-controlled.
Finally, the apparatus is provided with a normal landing gear adapted to the particular purpose for which it is designed and which can even be retracted in the event that the speed of translation constitutes one of the main qualities required of the apparatus.
It is also fitted with the standard on-board installations and those relating to the motor units which allow the operation of the device to be adjusted.
The twin-rotor aerogyro described above for the particular case shown in FIGS. 1, 2, 3, <I> la, 2a </I> and 3a works in the following way: takeoff can be done vertically under the sole action of the main rotors 2 and 3. You can climb in an inclined path approximately in the same way as ordinary helicopters, but this climb will be facilitated by the presence of the 4 wings. the same can be said for maintaining height.
The wings 4 also act by their aerodynamic action on descent with or without an engine, that is to say with the rotors 2 and 3 actuated by the mi and m2 engines or maintained in autorotation. While cruising and following the goal. for which the device is intended, and, consequently, according to the development which will have been given to the fixed wings 4, these wings will be able, at a determined speed, to support a more or less important part of the load and to leave by then available a much larger horizontal component of the total energy of rotors 2 and 3 which will then be usable to obtain greater speed.
The latter, while being kept within the practical limits which allow rotors 2 and 3 to function correctly, can appreciably exceed the cruising speed of current helicopters (which today varies from 120 to 170 km / hour) and reach the 250 and 300 km / hour for passenger transport on internal routes.
As for the back-up aircraft, for which it may be more important to have good flight possibilities at the fixed point rather than a greater cruising speed; a ratio will be adopted between the development of the fixed wings 4 and that of the rotors 2 and 3 (fig. <I> la, 2a </I> and 3a) different from that adopted on devices for transporting passengers. Landing and take-off can be done vertically, or nearly so, under the sole action of main rotors 2 and 3.
A fundamental advantage of the aerogyro described lies not only in the fact that it provides more services than an equivalent ordinary helicopter but also in the fact that it presents conditions of stability and safety in flight which do not differ. those of a good airplane, especially as regards the longitudinal stability. The tail rotor 7 with which the apparatus is provided, is of relatively small dimensions and ensures, in the first place,
centering and longitudinal stability of the latter when the latter is placed in average initial conditions, and this thanks to suitable mechanical connections establishing a determined ratio between the pitch of the blades of main rotors 2 and 3 and that of the blades stabilizer tail rotor 7.
Secondly, the tail rotor 7, constituting, in practice, an extremely efficient horizontal tail, can intervene at the pilot's control either in the event of a displacement in flight of the center of gravity of the aircraft, or during changes in the vertical plane of the latter for which it uses, in the horizontal plane on the contrary, like airplanes, the rudder 11 mentioned above.
The apparatus shown in Figs. 7 and 8 is particularly interesting because it also makes it possible to adopt a low wing 4 which, in addition to being of lighter construction than in the case of polyrotors, also makes it possible to easily install a cost-effective landing gear. It is also interesting to note that, if it is suitably studied and dimensioned, a single tail rotor 7, whose plane of action will be suitably arranged at an angle a with respect to the horizontal, can be used to correct the torque. due to the main rotor and have a stabilizing action in the longitudinal direction.
The apparatus of Figures 9 and 10 is a twin rotor of the type described above. The trirotor of fig. 11 and 12 participate in the characteristics specific to the twin-rotor and the single-rotor. We can consider the quadrotor of fig. 13 and 14 as an extension of the birotor.
In general, it is clear that a single, suitably arranged tail rotor can meet the requirements of any of the apparatus described above. It is placed in a strictly horizontal plane in the case of devices having an even number of main rotors and in a more or less inclined plane in the case of devices having an odd number of main rotors, the inclination varying with the number of these rotors.
Apart from certain difficulties which may arise in the development with regard to longitudinal stability (although the stabilizing rotor is raised behind the double main rotor) the coaxial twin-rotor apparatus of figures 15 and 16 offers possibilities of construction. which do not differ from those of the single rotor of fig. 7 and 8, except that, in this case, the rotor, stabilizer 7 is in a perfectly horizontal plane.