FR2983171A1 - Dispositif anti-couple a poussee longitudinale pour un giravion - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un ensemble de queue (10) d'un giravion (20) comprenant un premier empennage (3) s'étendant transversalement de part et d'autre d'un plan antéropostérieur (P1), et un second empennage (4',4") s'étendant en élévation. Deux hélices (31,41), positionnées de part et d'autre du plan antéropostérieur (P1) assurent au moins partiellement le contrôle en lacet et la propulsion du giravion (20). Les axes des deux hélices (31,41) sont situés dans un plan sensiblement parallèle au plan horizontal (P3) et ont une intersection positionnée dans le plan antéropostérieur (P1) du giravion (20) entre l'extrémité avant du giravion (20) et les hélices (31,41). L'utilisation simultanée des deux hélices (31,41) de l'ensemble de queue (10) permet d'assurer la poussée longitudinale du giravion (20) tout en conservant la poussée transversale pour la fonction anti-couple, ces deux poussées pouvant être pilotées indépendamment.

Description

Dispositif anti-couple à poussée longitudinale pour un giravion La présente invention est du domaine des rotors arrière de giravion. La présente invention concerne un dispositif anti-couple à poussée longitudinale pour giravion. Elle concerne également les giravions équipés d'un tel dispositif. De plus, ce dispositif est également utilisable sur un drone, c'est-à-dire un aéronef sans pilote humain à bord. Ce type d'aéronef, généralement de taille réduite par rapport aux hélicoptères traditionnels, est destiné à des missions de type surveillance, renseignement ou combat. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un hélicoptère à grande distance franchissable et à vitesse d'avancement élevée en vol de croisière. Un hélicoptère comporte généralement un unique rotor principal, muni d'une pluralité de pales et entraîné mécaniquement par au moins un turbomoteur par exemple, le rotor principal assurant la sustentation et la propulsion de l'aéronef. L'hélicoptère est traditionnellement pourvu d'un rotor secondaire positionné à l'arrière de l'appareil, le rotor secondaire assurant une fonction anti-couple afin de compenser le couple en lacet créé par la rotation du rotor principal en exerçant une poussée transversale opposée. Par conséquent, un tel rotor secondaire est dénommé « rotor arrière » ou « rotor anti-couple » par l'homme du métier. L'expression rotor arrière est employée dans la suite du texte par commodité. De plus, le rotor arrière est équipé d'une hélice munie d'une pluralité de pales, le pas des pales étant modifiable collectivement, c'est-à-dire que la variation de pas de toutes les pales est identique. Un pilote peut ainsi contrôler les évolutions en lacet et en virage de l'hélicoptère en modifiant le pas des pales du rotor arrière pour modifier l'intensité et le sens de la poussée transversale. Le rotor arrière est monté latéralement sur une extrémité de 5 la poutre de queue de l'hélicoptère ou encore sur une extrémité supérieure d'une dérive verticale portée par ladite poutre de queue. La présente invention installée sur un hélicoptère permet, par l'utilisation de la poussée longitudinale, d'obtenir une grande 10 distance franchissable et une vitesse d'avancement élevée en vol de croisière. De tels hélicoptères relatifs à un concept avancé d'aéronef à décollage et à atterrissage verticaux (désignation anglo-saxonne : « VTOL Aircraft » ou « Vertical Take-Off and Landing Aircraft 15 sont dénommés par l'homme du métier hélicoptères hybrides. Au travers de différentes études d'hélicoptères hybrides réalisés à ce jour, un tel aéronef peut comprendre les principaux éléments suivants : - une cellule, 20 - une surface sustentatrice fixée à la cellule, des surfaces de stabilisation et de manoeuvre, à savoir pour la profondeur, un empennage horizontal avec au moins une gouverne de profondeur mobile par rapport à la partie avant ou « plan horizontal » et pour la direction, au 25 moins un empennage approprié, et, - au moins un rotor principal avec un contrôle du pas collectif et du pas cyclique des pales du rotor principal, - au moins une hélice propulsive avec un contrôle du pas collectif des pales de cette hélice, - au moins un turbomoteur entraînant le rotor principal et l'hélice propulsive par l'intermédiaire d'une chaîne de transmission mécanique de puissance. Une première étude réalisée par la société Lockheed® dans le cadre du programme Cheyenne® se distingue d'un hélicoptère classique par la présence, en plus du rotor principal et du rotor arrière, de deux ailes de dimensions réduites, destinées à fournir de la portance lors des vols à grande vitesse, et d'un troisième rotor tripale, situé à l'extrémité de la poutre de queue de l'aéronef et perpendiculaire au rotor arrière classique. La fonction de ce troisième rotor est de propulser vers l'avant l'appareil à grande vitesse.

Par la suite, un hélicoptère expérimental Piasecki® SpeedHawk® utilise un rotor principal muni de quatre pales et deux ailes courtes placées de part et d'autre de la cellule, le rotor arrière classique étant remplacé par un rotor arrière caréné. Ce rotor arrière caréné assure à la fois la fonction anti-couple et une poussée longitudinale, à travers la technologie de poussée vectorielle appelée en langue anglaise « Vectored Thrust Ducted Propeller technology ». Une récente étude porte sur un aéronef Sikorsky® X2® doté de deux rotors principaux à quatre pales chacun, superposés au- dessus de la cellule et contrarotatifs, c'est-à-dire qui tournent en sens contraire l'un par rapport à l'autre. Ce principe permet de neutraliser l'effet giratoire sur la cellule généré par un rotor principal unique et donc de supprimer le rotor arrière utilisé traditionnellement pour contrer ce couple en lacet. L'aéronef est doté par contre d'un troisième rotor, placé derrière la cellule et perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'aéronef, qui permet d'ajouter une poussée longitudinale. Du fait de la présence, de part et d'autre de la cellule, d'une partie sustentatrice générant une portance en vol de croisière, les rotors principaux peuvent fournir une portance plus faible dans ces conditions, ce qui limite les vibrations enregistrées sur les rotors principaux classiques. Par contre, les rotors principaux assurent la totalité de la portance de l'hélicoptère hybride pendant les phases de décollage, d'atterrissage et de vol vertical.

Une dernière étude réalisée par la société Eurocopter® présente une architecture différente. Selon le brevet FR 2916418, l'aéronef comprend un rotor principal à cinq pales et deux hélices installées de part et d'autre de la cellule de l'appareil sur des ailes de faible envergure. Ces deux hélices assurent la poussée longitudinale nécessaire à l'avancement de l'aéronef à grande vitesse. Dans ce cas encore, le rotor arrière est supprimé et l'effet giratoire généré par le rotor principal est compensé cette fois par les deux hélices latérales, en jouant sur leurs poussées respectives.

Là encore, la portance du rotor principal peut être réduite à partir d'une certaine vitesse longitudinale à laquelle la partie sustentatrice assure une portance complémentaire suffisante, ce qui limite les vibrations enregistrées par rapport aux rotors principaux classiques.

On connait également par le document JP 2009051465 un système de rotor arrière composé de deux hélices carénées, placées de part et d'autre d'un empennage vertical. Les axes des deux hélices forment un V dans un plan horizontal, dont la pointe est orientée vers l'arrière de l'appareil, de telle façon que les axes des deux hélices s'écartent de la poutre de queue de l'hélicoptère dans le sens avant de l'aéronef. Les flux d'air générés par les deux hélices s'opposent, par l'intermédiaire de l'empennage vertical, à l'effet giratoire généré par le rotor principal et permettent également d'orienter l'aéronef en lacet. De plus, ces flux d'air assurent une poussée longitudinale pour permettre le vol de croisière de l'aéronef. L'empennage vertical a pour fonction de stabiliser l'aéronef en canalisant et en orientant les flux d'air générés par les hélices, aussi bien en vol stationnaire qu'en vol de croisière. Une gouverne sur la partie arrière de l'empennage vertical permet d'accentuer cette orientation du flux pour permettre par exemple les manoeuvres en lacet. De la même manière, un empennage horizontal permet de stabiliser et d'orienter l'appareil en tangage. L'empennage vertical séparant les deux rotors permet de plus, en isolant les flux d'air de chaque hélice, d'éviter les turbulences de flux d'air entre les hélices. Par contre, cette orientation des flux d'air s'accompagne 20 d'une perte d'efficacité aérodynamique importante, notamment par le frottement de ces flux d'air sur les empennages placés derrière les hélices. Enfin, le document US 3155341 décrit un hélicoptère convertible, capable de se comporter à la fois comme un 25 hélicoptère, c'est-à-dire de permettre notamment un décollage et un atterrissage vertical, et comme un avion, notamment en vol de croisière à grande vitesse. De ce fait, cet aéronef comprend d'une part, deux ailes, des empennages arrière horizontal et vertical tel un avion, et d'autre part un rotor principal et un rotor arrière tel un hélicoptère. Le rotor arrière a la particularité de pouvoir basculer dans son intégralité autour d'un axe vertical. Il peut ainsi avoir la fonction d'un rotor arrière traditionnel en mode hélicoptère, assurant essentiellement la fonction anti-couple et la fonction propulsion d'une hélice en mode avion en se plaçant perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'aéronef. La présente invention a alors pour objet de proposer une solution alternative pour la réalisation d'hélicoptères hybrides. Selon l'invention, un ensemble de queue d'un giravion comprend une poutre de queue et deux hélices assurant au moins partiellement le contrôle en lacet et la propulsion du giravion, une première hélice étant munie d'au moins deux premières pales entraînées en rotation autour d'un premier axe et une seconde hélice étant munie d'au moins deux secondes pales entraînées en rotation autour d'un second axe. Tout d'abord, on peut définir dans cet ensemble de queue, trois axes définissant un trièdre trirectangle, un axe longitudinal s'étendant de l'extrémité avant de la poutre de queue vers l'extrémité arrière, un axe transversal s'étendant de la droite vers la gauche et un axe d'élévation s'étendant de bas en haut. Ensuite, un plan antéropostérieur de l'ensemble de queue peut être défini. Ce plan, s'étendant de l'extrémité avant de la poutre de queue vers l'extrémité arrière, est formé par son axe longitudinal et son axe d'élévation précédemment définis. Ce plan antéropostérieur est en principe vertical lorsque le giravion, sur lequel est installé l'ensemble de queue, est au sol. Un second plan, que l'on nommera par commodité « plan horizontal », est perpendiculaire à l'axe d'élévation dudit ensemble de queue et passe par le centre de gravité dudit ensemble. De fait, ce plan horizontal est perpendiculaire au plan antéropostérieur précédemment défini et contient l'axe transversal et l'axe longitudinal. La première hélice et la seconde hélice de l'ensemble de queue sont identiques et positionnées de part et d'autre du plan antéropostérieur. De fait, le premier axe de rotation de la première hélice et le second axe de rotation de la seconde hélice ne sont pas parallèles ou confondus mais ont une intersection positionnée dans le plan antéropostérieur de l'ensemble de queue, entre l'extrémité avant de la poutre de queue et les première et seconde hélices. Cet ensemble est remarquable en ce que l'utilisation simultanée de la première hélice et de la seconde hélice permet d'assurer une poussée longitudinale tout en conservant une poussée transversale pour la fonction anti-couple, ces deux poussées pouvant être pilotées indépendamment. En effet, le premier axe de rotation de la première hélice et le second axe de rotation de la seconde hélice étant en intersection et de plus, la première hélice et la seconde hélice étant positionnées de part et d'autre du plan antéropostérieur, l'axe de chaque hélice ne peut pas être perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ensemble de queue comme pour un rotor arrière traditionnel. Chaque axe est donc incliné par rapport à l'axe longitudinal de l'ensemble de queue et l'intersection du premier axe de rotation de la première hélice et du second axe de rotation de la seconde hélice est située devant lesdites hélices. En conséquence, les flux d'air générés par chaque hélice sont divergents, notamment lors de l'utilisation de la poussée longitudinale, c'est-à-dire lors de vols aux vitesses de croisière. De fait, ces flux d'air s'éloignent l'un de l'autre, ce qui permet de réduire notablement les perturbations que les première et seconde hélices pourraient se créer mutuellement. De plus, l'effort généré par chaque hélice, incliné par rapport 5 à l'axe longitudinal de l'ensemble de queue, peut être décomposé suivant une composante transversale et une composante longitudinale. Les composantes longitudinales de la première hélice et de la seconde hélice peuvent alors être combinées pour former la 10 poussée longitudinale de l'ensemble de queue qui s'ajoute à l'effet de propulsion du rotor principal du giravion et permet d'obtenir des vitesses d'avancement élevées du giravion. De fait, pour obtenir une poussée longitudinale maximum, la composante longitudinale de chaque hélice doit être maximum. 15 Pour cela, le plan des axes des hélices, constitué par le premier axe de rotation de la première hélice et le second axe de rotation de la seconde hélice, doit alors contenir ou être parallèle à l'axe longitudinal de l'ensemble de queue, les composantes longitudinales respectives des première et seconde hélices étant 20 dirigées dans le même sens. De même, pour obtenir une poussée transversale maximum, la composante transversale de chaque hélice doit être maximum. Pour cela, le plan des axes des hélices, doit alors contenir ou être parallèle à l'axe transversal de l'ensemble de queue, les 25 composantes transversales respectives des première et seconde hélices étant dirigées dans le même sens. Par suite, pour définir une architecture permettant d'obtenir une poussée transversale maximum et une poussée longitudinale maximum, le plan des axes des hélices, doit alors contenir ou être parallèle à la fois à l'axe transversal et à l'axe longitudinal de l'ensemble de queue, c'est-à-dire confondu ou parallèle au plan horizontal de l'ensemble de queue. Selon une variante de l'invention, le plan des axes des hélices est sensiblement parallèle au plan horizontal de l'ensemble de queue. La poussée transversale de l'ensemble de queue, combinaison des composantes transversales de la première hélice et de la seconde hélice, constitue par ailleurs l'effort anti-couple s'opposant à l'effet giratoire du rotor principal du giravion. Cet effort étant obtenu par deux hélices, les dimensions des pales formant ces hélices peuvent être réduites vis-à-vis de l'hélice d'un rotor traditionnel, tout en permettant d'atteindre un effort anticouple équivalent. De plus, l'effort anti-couple de cet ensemble étant équivalent à celui d'un rotor arrière traditionnel, le bras de levier de l'effort anti-couple, qui correspond à la distance entre le centre de gravité du giravion et les hélices de l'ensemble de queue, est alors inchangé par rapport à celui d'un giravion traditionnel.

De manière générale, l'intensité de la poussée d'une hélice peut être modifiée en agissant sur le pas des pales de ladite hélice. De fait, en modifiant différemment le pas des pales de chaque hélice, leurs poussées respectives varient. Par suite, la direction de la résultante de la poussée de la première hélice et de la seconde hélice est modifiée ainsi que son intensité. Il est alors possible de modifier la poussée transversale de l'ensemble de queue selon l'invention indépendamment de sa poussée longitudinale en modifiant de façon appropriée le pas des pales de chaque hélice. L'ensemble de queue selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires.

Cet ensemble de queue est destiné à être utilisé notamment sur les hélicoptères hybrides. Les hélicoptères de ce type sont généralement munis de surfaces sustentatrices de part et d'autre de la cellule qui créent une portance supplémentaire en vol de croisière, ainsi que d'empennages arrière.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ensemble de queue comprend un premier empennage s'étendant transversalement, de part et d'autre du plan antéropostérieur précédemment défini, et en principe sensiblement horizontal mais pouvant présenter éventuellement des angulations par rapport audit plan antéropostérieur, et un second empennage, s'étendant en élévation, en principe vertical. Par raison de simplification, on parlera par la suite d'empennage transversal et d'empennage en élévation. On précise que chaque empennage peut comprendre une ou plusieurs surfaces aérodynamiques. Chaque empennage peut également être symétrique par rapport au plan antéropostérieur ou bien être asymétrique par rapport à ce plan. Par exemple, l'empennage en élévation est constitué par deux surfaces aérodynamiques disposées de part et d'autres du plan antéropostérieur et respectivement disposée à une extrémité externe de l'empennage transversal. La fonction anti-couple s'opposant à l'effet giratoire du rotor principal peut alors être assurée de différentes façons.

Aux vitesses d'avancement faibles ou nulles, la fonction anticouple est assurée uniquement par l'effort transversal généré par chaque hélice de l'ensemble de queue qui s'additionnent, l'ensemble de queue fournissant uniquement cette poussée transversale. Aux vitesses de croisière, la forme du second empennage s'étendant en élévation, est destinée à créer, sous l'effet des forces aérodynamiques, une force transversale anti-couple, capable de s'opposer partiellement ou totalement à l'effet giratoire du rotor principal du giravion. Dans ce cas, l'essentiel ou la totalité 'de la poussée générée par les première et seconde hélices peut être destiné uniquement à l'avancement du giravion afin d'améliorer les performances du giravion. De plus, lors de la présence de surfaces sustentatrices, une portance supplémentaire est générée principalement aux vitesses de croisière. La portance générée par le rotor principal du giravion peut alors être réduite, soit en modifiant l'incidence des pales du rotor principal, soit en réduisant la vitesse de rotation du rotor principal. Dans les deux cas, l'effet giratoire du rotor principal se trouve réduit, et par suite l'effort anti-couple que doit générer l'ensemble de queue. Là encore, l'essentiel ou la totalité de la poussée générée par les première et seconde hélices peut être destiné uniquement à l'avancement du giravion. Dans le cas des vols à vitesse d'avancement modérée, c'est- à-dire de l'ordre de la vitesse des giravions traditionnels, la portance générée par les surfaces sustentatrices n'est pas suffisante pour réduire la portance du rotor principal du giravion, l'effet giratoire du rotor principal reste donc important. Cependant, un effort transversal peut être créé par l'empennage s'étendant en élévation à de telles vitesses, participant alors partiellement à la fonction anti-couple. Le complément de l'effort transversal nécessaire pour s'opposer totalement à l'effet giratoire du rotor principal est fourni par les première et seconde hélices de l'ensemble de queue, en combinant leurs composantes transversales. Dans ce cas, l'ensemble de queue peut fournir une poussée longitudinale pour participer à l'avancement du giravion. En conséquence, l'utilisation de surfaces sustentatrices et d'empennages permet d'optimiser l'utilisation du rotor principal du giravion en fonction de sa vitesse d'avancement et d'utiliser au maximum l'ensemble de queue pour la propulsion du giravion. Les 10 performances du giravion en termes de vitesse et d'autonomie se trouvent alors optimisées. De plus, selon un aspect de l'invention, le second empennage en élévation ne comporte aucune partie mobile. En effet, les manoeuvres de lacet et de virages sont commandées en jouant sur 15 la poussée transversale de l'ensemble de queue ainsi que sur la direction de la portance du rotor principal du giravion, la participation de l'empennage à l'effort transversal étant limitée à la fonction anti-couple et liée uniquement à la vitesse longitudinale du giravion. La fabrication de cet empennage, sans partie mobile, 20 reste donc simple. A contrario, le premier empennage transversal peut comporter des parties mobiles ou être mobile dans son intégralité afin de modifier la portance dudit empennage. Cette modification de portance est nécessaire essentiellement pour les manoeuvres du 25 giravion au vol de croisière. Les premier et second empennages sont positionnés devant les première et seconde hélices, c'est-à-dire entre l'extrémité avant de l'ensemble de queue et les première et seconde hélices, ce qui apporte plusieurs avantages.

Tout d'abord, les flux d'air circulant sur les premier et second empennages sont peu perturbés par la rotation de la première hélice et de la seconde hélice. De fait, l'efficacité des premier et second empennages de l'ensemble de queue est optimum en limitant les effets de traînée. Ensuite, les premier et second empennages sont placés entre les première et seconde hélices et l'extrémité avant de l'ensemble de queue. De fait, les occupants montant ou descendant de la cellule du giravion, située devant l'ensemble de queue sont protégés des première et seconde hélices de l'ensemble de queue par les premier et second empennages qui font donc fonction de protection. L'accès à l'intérieur du giravion est donc sécurisé vis-à-vis des hélices propulsives. Enfin, lors de chocs des hélices en vol avec des éléments extérieurs, avec un oiseau par exemple, les première et seconde hélices étant positionnées à l'extrémité arrière de l'ensemble de queue, aucune pièce structurelle, type empennage, ne sera détériorée par la zone d'éclatement située au niveau de l'hélice. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le premier axe de rotation de la première hélice forme un angle égal à 90° avec le second axe de rotation de la seconde hélice. De plus, le premier axe et le second axe de rotation sont positionnés de façon symétrique par rapport au plan antéropostérieur de l'ensemble de queue. Cette architecture permet d'avoir un équilibre entre les poussées longitudinale et transversale de chaque hélice. En effet, chaque axe forme alors un angle de 45° avec l'axe longitudinal de l'ensemble de queue. De fait, l'intensité de la poussée longitudinale générée par chaque hélice est toujours égale à l'intensité de la poussée transversale de cette hélice. Les poussées respectives de chaque hélice sont alors géométriquement simples à combiner afin d'obtenir la poussée résultante sur l'ensemble de queue. Notamment, lorsque la première hélice a une poussée dirigée vers l'avant et que la seconde hélice a une poussée de même intensité dirigée vers l'arrière, une poussée résultante uniquement transversale, c'est-à-dire sans poussée longitudinale, pourra être obtenue, pour un vol stationnaire par exemple. De même, lorsque les première et seconde hélices ont des poussées de même intensité dirigées vers l'arrière, une poussée résultante uniquement longitudinale, c'est-à-dire sans poussée transversale pourra être obtenue, pour un vol de croisière par exemple. Par contre, une architecture différente peut être choisie. Si la vitesse et la puissance d'avancement sont privilégiées vis-à-vis de la fonction anti-couple de l'ensemble de queue, un angle inférieur à 90° doit être défini entre le premier axe de rotation et le second axe de rotation. A contrario, pour privilégier la fonction anti-couple vis-à-vis de la vitesse, un angle supérieur à 90° doit être défini entre les 20 axes de rotation des deux hélices. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la première hélice et la seconde hélice de l'ensemble de queue sont entraînées en rotation par une boîte de transmission arrière de puissance commune. Traditionnellement, l'hélice constituant le rotor arrière 25 est entraînée en rotation par au moins un moteur principal (entraînant également le rotor principal du giravion), par l'intermédiaire d'un arbre de transmission se trouvant dans la poutre de queue du giravion et d'une boîte de transmission arrière de puissance. Cette boîte de transmission arrière de puissance permet de transmettre le mouvement de rotation du moteur principal en assurant un renvoi d'angle, un angle de l'ordre de 90° existant traditionnellement entre l'arbre d'entraînement et l'axe de l'hélice du rotor arrière. Dans le cadre particulier des hélicoptères 5 hybrides utilisant deux hélices propulsives, il est souvent impossible d'utiliser une seule boîte de transmission de puissance, les deux hélices étant trop éloignées l'une de l'autre. Il faut alors utiliser deux boîtes de transmission de puissance, ce qui a plusieurs inconvénients, tels qu'une augmentation du coût et de la 10 masse du giravion et éventuellement une dégradation du rendement de la ligne de transmission mécanique de puissance. L'architecture de l'ensemble de queue selon l'invention permet donc l'utilisation d'une seule boîte de transmission arrière de puissance pour entraîner la première hélice et la seconde 15 hélice, celles-ci étant localisées proches l'une de l'autre sur la poutre de queue. Ceci permet de réduire le coût et la masse de la transmission mécanique de puissance de l'ensemble de queue selon l'invention. De plus, suivant la construction de la boîte de transmission 20 mécanique de puissance, la première hélice et la seconde hélice peuvent avoir le même sens de rotation ou des sens de rotation opposés, on parle alors d'hélices contrarotatives. Dans ce dernier cas, les couples respectifs de chaque hélice s'opposent afin d'avoir un ensemble de queue équilibré. 25 Enfin, l'utilisation d'une seule boîte de transmission arrière de puissance garantie la synchronisation de la première hélice et de la seconde hélice, ce qui, combiné au fait qu'elles soient contrarotatives, permet d'utiliser deux hélices engrenantes pour la réalisation de l'ensemble de queue selon l'invention. Dans ce cas, 30 on obtient un avantage supplémentaire, le volume de l'ensemble de queue pouvant être réduit quand la première hélice et la seconde hélice sont contrarotatives et engrenantes. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'ensemble de queue comprend un balancier qui agit sur le pas des pales de chaque hélice. Dans ce mode de réalisation préféré, le premier axe de rotation de la première hélice et le second axe de rotation de la seconde hélice sont positionnés symétriquement par rapport au plan antéropostérieur de l'ensemble de queue. Le balancier, qui a un lien avec les pas des pales de chaque hélice, doit avoir au moins deux degrés de liberté. Il permet ainsi d'avoir un rapport prédéterminé entre les variations de ces pas et par suite entre les poussées générées par la première hélice et par la seconde hélice. En conséquence, la géométrie et les déplacements du balancier permettent de combiner de façon prédéterminée les poussées de chaque hélice et par suite les poussées transversale et longitudinale de l'ensemble de queue. De plus, pour avoir un comportement identique à un rotor arrière traditionnel, le balancier est défini pour que, dans sa position neutre, c'est-à-dire lorsqu'aucune commande n'est actionnée par le pilote du giravion, la poussée longitudinale résultante de la première hélice et de la seconde hélice soit nulle. L'ensemble de queue produit alors une poussée résultante uniquement transversale, s'opposant à l'effet giratoire du rotor principal du giravion. Pour cela, une première hélice doit avoir une poussée dirigée vers l'avant et la seconde hélice une poussée dirigée vers l'arrière, l'intensité de la poussée de chaque hélice étant identique, le choix de la première hélice étant fonction du sens de l'effort anti-couple à générer. Cette position initiale, où la poussée longitudinale de l'ensemble de queue est nulle, peut servir de position de référence afin de définir les sens de variation de la poussée de chaque hélice et du pas des pales de chaque hélice. On définit ainsi qu'une augmentation du pas des pales d'une hélice produit une augmentation de sa poussée longitudinale vers l'arrière de l'ensemble de queue, une baisse de ce pas produisant alors une baisse de cette poussée longitudinale vers l'arrière et pouvant aller jusqu'à l'inversion du sens de la poussée, c'est-à-dire jusqu'à obtenir une poussée longitudinale vers l'avant de l'ensemble de queue. Lors d'un premier déplacement du balancier, l'intensité de la résultante transversale de la poussée de la première hélice et de la seconde hélice est modifiée alors que la poussée longitudinale résultante reste inchangée. Pour cela, les variations de poussée longitudinale de chaque hélice doivent s'annuler. Les directions de la poussée de chaque hélice étant symétriques selon le plan antéropostérieur de l'ensemble de queue, il suffit alors que les variations d'intensité de ces poussées soient identiques, une dirigée vers l'avant et l'autre vers l'arrière. La variation d'intensité de la poussée d'une hélice étant proportionnelle à sa variation de pas, il suffit donc que les pas des pales de chaque hélice varient de valeurs opposées, les deux hélices étant identiques. Le premier déplacement du balancier doit donc entraîner simultanément des variations opposées du pas des pales de chaque hélice pour obtenir une variation de la poussée transversale de l'ensemble de queue selon l'invention, la poussée longitudinale résultante étant constante. Lors d'un second déplacement du balancier, l'intensité de la résultante longitudinale de la poussée de la première hélice et de la seconde hélice est modifiée alors que la poussée transversale résultante reste inchangée. Pour cela, les variations de poussée transversale de chaque hélice doivent s'annuler. De la même manière que précédemment, on déduit qu'il suffit que les variations d'intensité de ces poussées soient identiques et de même sens. Le second déplacement du balancier doit donc entraîner simultanément une variation identique du pas des pales de chaque hélice pour obtenir une variation de la poussée longitudinale de l'ensemble de queue selon l'invention, la poussée transversale résultante étant constante. Le fonctionnement décrit précédemment s'entend pour une première hélice et une seconde hélice rigoureusement identiques et dans un environnement non perturbé. En pratique, l'ensemble de queue est soumis à diverses perturbations aérodynamiques, notamment causées par les flux d'air générés par le rotor principal, qui peuvent alors avoir des effets différents sur la première hélice et sur la seconde hélice.

De fait, l'implantation du balancier ainsi que sa géométrie et ses déplacements peuvent être définis afin de compenser les effets de ces perturbations aérodynamiques et d'obtenir un rapport prédéterminé entre les variations de pas de la première hélice et de la seconde hélice. Ce rapport prédéterminé est notamment dépendant de l'architecture de l'appareil sur lequel est installé l'ensemble de queue selon l'invention et peut également prendre en compte les différences qui pourraient exister entre la première hélice et la seconde hélice. Ainsi, le premier déplacement du balancier, entraînant simultanément des variations dans le sens opposé et selon le rapport prédéterminé du pas des pales de chaque hélice, permet d'obtenir une variation de la poussée transversale de l'ensemble de queue selon l'invention, la poussée longitudinale résultante étant constante. De même, le second déplacement du balancier, entraînant simultanément des variations dans le même sens et selon le rapport prédéterminé du pas des pales de chaque hélice, permet d'obtenir une variation de la poussée longitudinale de l'ensemble de queue, la poussée transversale résultante étant constante.

En conséquence, le balancier permet de piloter indépendamment les poussées transversale et longitudinale de l'ensemble de queue. Le giravion équipé d'un tel ensemble peut alors effectuer des manoeuvres de lacet ou de virage sans modifier la vitesse d'avancement du giravion ou la puissance fournie pour cet avancement lors du premier déplacement du balancier. Le balancier permet également d'augmenter ou de réduire la poussée longitudinale, donc la vitesse d'avancement du giravion sans impact sur la poussée transversale lors de son second déplacement. Bien entendu, les deux déplacements du balancier peuvent être réalisés simultanément, le giravion réalisant alors une manoeuvre de lacet avec une modification de la poussée longitudinale. De fait, l'utilisation de l'invention reste simple malgré que la première hélice et la seconde hélice aient des directions de poussée différentes. Les manoeuvres pour un giravion équipé d'un ensemble de queue selon l'invention sont identiques à celle d'un giravion traditionnel. La commande de la poussée longitudinale est une commande supplémentaire simplement ajoutée, sans impact sur les commandes de vol traditionnelles, et n'a aucun effet direct sur la direction du giravion équipé d'un ensemble de queue selon l'invention. Selon un mode de réalisation particulier, le premier déplacement du balancier est une rotation et le second déplacement du balancier est une translation.

L'axe de translation du balancier se trouve dans le plan antéropostérieur de l'ensemble de queue, plan par rapport auquel le premier axe de la première hélice et le second axe de la seconde hélice sont positionnées symétriquement. L'axe de rotation du balancier se trouve également positionné dans ledit plan antéropostérieur et est suivant la direction d'élévation de l'ensemble de queue. Le premier déplacement du balancier est une rotation qui pilote la modification des pas des pales de chaque hélice afin d'obtenir uniquement une variation de la poussée transversale de l'ensemble de queue. Le second déplacement du balancier est une translation qui entraîne la modification des pas des pales de chaque hélice afin d'obtenir uniquement une variation de la poussée longitudinale de l'ensemble de queue.

Selon une variante de l'invention, la translation du balancier, qui pilote la variation de la poussée longitudinale de l'ensemble de queue, peut être obtenue par l'intermédiaire d'au moins un premier moteur électrique. La fonction de poussée longitudinale n'existe pas sur les giravions traditionnels, il faut donc ajouter une commande supplémentaire au niveau du poste de pilotage du giravion. L'ajout de cette commande est plus simple à implanter si un moteur électrique est utilisé plutôt qu'une commande mécanique. De plus, des commandes de vol électriques tendant à se multiplier aujourd'hui, il est intéressant de le prendre en compte pour cette nouvelle fonction. Selon une autre variante de l'invention, la rotation du balancier, qui pilote la variation de poussée transversale de l'ensemble de queue, peut être obtenue par l'intermédiaire d'au moins un second moteur électrique. Cette fonction de poussée transversale, qui pilote notamment les manoeuvres de lacet, existe sur les giravions traditionnels. Les commandes mécaniques pilotant cette fonction sur les giravions traditionnels peuvent être adaptées pour piloter l'ensemble de queue selon l'invention. Mais il est également intéressant de prendre en compte les commandes de vol électriques qui tendent à se multiplier aujourd'hui, ce qui justifie la possibilité d'utiliser un moteur électrique. Selon un autre mode de réalisation, la première hélice et la seconde hélice de l'ensemble de queue selon l'invention sont carénées. Ces carénages permettent essentiellement de protéger l'environnement extérieur des éléments tournants constituant la première hélice et la seconde hélice et aussi de les protéger de l'environnement extérieur. En effet, les personnes circulant autour du giravion sont ainsi protégées des pales tournantes de la première hélice et de la seconde hélice de l'ensemble de queue par les carénages. De même, chaque hélice est protégée des éléments extérieurs qui pourraient pénétrer dans le périmètre de rotation des pales et les détériorer. Par contre, on ne retrouve pas obligatoirement les avantages habituellement constatés avec un carénage, notamment au niveau 20 aérodynamique, les hélices de l'ensemble de queue n'étant pas parallèles à l'axe longitudinal. Selon un autre mode de réalisation, le plan des axes des hélices formé par le premier axe de la première hélice et le second axe de la seconde hélice est incliné afin de compenser la masse de 25 l'ensemble de queue de l'invention. En effet, malgré l'utilisation d'une boîte de transmission arrière de puissance commune aux deux hélices, l'utilisation de deux hélices augmente la masse au niveau de l'ensemble de queue, donc au niveau de l'extrémité de la poutre de queue du giravion. Afin de compenser les impacts de 30 cette masse supplémentaire, il est possible d'orienter légèrement la première hélice et la seconde hélice de telle façon qu'une composante verticale de la poussée résultante de la première hélice et de la seconde hélice s'oppose à la masse de l'ensemble de queue.

Au moins deux variantes sont possibles pour cette compensation de masse de l'ensemble de queue. Tout d'abord, le plan des axes des hélices est incliné autour de l'axe longitudinal de l'ensemble de queue. Ce principe utilise une partie de la composante transversale de la poussée résultante de la première hélice et de la seconde hélice pour compenser la masse de l'ensemble de queue. Dans une autre variante, le plan des axes des hélices est incliné autour de l'axe transversal de l'ensemble de queue. Ce principe utilise une partie de la composante longitudinale de la poussée résultante de la première hélice et de la seconde hélice pour compenser la masse de l'ensemble de queue. De plus, aux vitesses d'avancement élevées, le premier empennage, s'étendant transversalement, peut également être défini pour prendre en charge, par une force de portance, la compensation d'une partie ou de la totalité de la masse de l'ensemble de queue. La présente invention a aussi pour objet un giravion comprenant l'ensemble de queue précité. Tout d'abord, on retrouve dans un giravion trois axes équivalents et parallèles aux axes définis pour l'ensemble de queue, c'est-à-dire, un axe longitudinal s'étendant, de la pointe avant de la cellule à l'extrémité arrière de la poutre de queue dudit giravion, un axe transversal s'étendant de la droite vers la gauche et un axe d'élévation s'étendant de bas en haut.

De même, un plan antéropostérieur du giravion peut être défini. Ce plan, s'étendant de l'avant vers l'arrière du giravion, est formé par son axe longitudinal et son axe d'élévation précédemment définis et est en général confondu avec le plan 5 antéropostérieur de l'ensemble de queue. Un second plan, que l'on nommera par commodité « plan horizontal du giravion», est perpendiculaire à l'axe d'élévation du giravion et passe par le centre de gravité du giravion. De fait, ce plan est parallèle au plan horizontal de l'ensemble de queue et contient l'axe transversal du 10 giravion. Un giravion traditionnel comprend au moins un rotor principal, une cellule, un moteur, une structure arrière munie d'une poutre de queue et d'un rotor arrière permettant d'assurer le contrôle en lacet du giravion. 15 Ladite structure arrière peut alors être matériellement remplacée par un ensemble de queue selon l'invention, notamment grâce au bras de levier identique, par rapport au centre de gravité du giravion, de l'effort anti-couple d'un rotor arrière traditionnel et de l'effort anti-couple d'un ensemble de queue selon l'invention. 20 Selon une variante de l'invention, une surface sustentatrice s'étendant transversalement de part et d'autre de la cellule et munie d'au moins deux gouvernes peut être ajoutée au giravion. On retrouve alors les avantages liés à l'utilisation d'une surface sustentatrice, notamment en termes d'amélioration des 25 performances du giravion. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, un giravion peut être défini pour pouvoir utiliser soit une structure arrière munie d'un rotor arrière traditionnel, soit un ensemble de queue selon l'invention.

Dans ce cas, la structure arrière et l'ensemble de queue sont interchangeables. Cette transformation est rendue possible grâce aux particularités de l'invention, entre autre le bras de levier identique, par rapport au centre de gravité du giravion, de l'effort anti-couple de la structure arrière munie d'un rotor arrière traditionnel et de l'ensemble de queue selon l'invention. De plus, les commandes de pilotage des manoeuvres de lacet étant identiques entre les deux types de rotor, seule la commande de la poussée longitudinale est différente et à prendre en compte lors la modification du giravion. Cette commande pilotera alors la poussée longitudinale dans le cas de l'utilisation de l'ensemble de queue selon l'invention et sera sans effet lors de l'utilisation de la structure arrière munie d'un rotor arrière traditionnel. Enfin, l'utilisation possible de moteurs électriques pour piloter le balancier, et par suite les variations de pas des pales des hélices de l'ensemble de queue, simplifie cette transformation en limitant le nombre de commandes mécaniques entre la cellule et l'ensemble de queue du giravion. Dans le cas particulier d'utilisation de moteurs électriques pour piloter les deux déplacements du balancier commandant le pas des pales des hélices de l'ensemble de queue, seule la liaison de l'arbre de transmission de la rotation des hélices de l'ensemble de queue avec le groupe moteur présent dans le giravion est à réaliser mécaniquement. Ensuite, les autres commandes étant électriques, l'assemblage de l'ensemble de queue sur la cellule se trouve simplifié. Selon une variante, une surface sustentatrice s'étendant transversalement de part et d'autre de la cellule et munie d'au moins deux gouvernes peut être ajoutée au giravion équipé d'un 30 ensemble de queue selon l'invention permettant d'avoir alors une grande distance franchissable et une vitesse d'avancement élevée en vol de croisière. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, une vue d'ensemble d'un hélicoptère muni de l'ensemble de queue selon l'invention, - la figure 2, une vue d'ensemble d'un hélicoptère muni du rotor arrière traditionnel, - les figures 3 à 5, des vues d'un mode de réalisation préféré de l'invention, - la figure 6, un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 7, un autre mode de réalisation de l'invention et - la figure 8, une vue d'ensemble d'un hélicoptère avec un système interchangeable de l'ensemble de queue. Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence. Tout d'abord, on note que trois directions X, Y et Z sont 20 représentées sur les figures 1, 3 et 7 et forment un trièdre trirectangle. La première direction X est dite longitudinale. Elle s'étend de l'avant vers l'arrière, c'est à dire de la pointe avant de la cellule de l'hélicoptère à l'extrémité arrière de la poutre de queue dudit 25 hélicoptère. Le terme « longitudinal » est relatif à toute direction parallèle à la première direction X.

La deuxième direction Y est dite transversale. Elle s'étend de la droite vers la gauche. Le terme « transversal » est relatif à toute direction parallèle à la deuxième direction Y. Enfin, la troisième direction Z est dite en élévation. Elle s'étend de bas en haut. L'expression « en élévation » est relative à toute direction parallèle à la troisième direction Z. Ensuite, on note que trois plans particuliers P1, P2 et P3 sont représentés sur les figures 1 et 3. Le premier plan P1 est un plan antéropostérieur de l'hélicoptère 20, s'étendant de l'avant vers l'arrière dudit hélicoptère 20. Il est formé par les directions X et Z (directions longitudinale et d'élévation). Ce plan antéropostérieur est en principe vertical lorsque l'hélicoptère 20 sur lequel est installé l'ensemble de queue est au sol.

Le second plan P2 est perpendiculaire à la direction Z (direction d'élévation) et passe par le centre de gravité de l'hélicoptère 20. De fait, ce plan P2 est perpendiculaire au plan antéropostérieur P1 précédemment défini et contient la direction Y (direction transversale). Ce plan P2, correspond à la désignation précédente « plan horizontal du giravion ». Le troisième plan P3, que l'on nommera par commodité « plan horizontal», est perpendiculaire à la direction Z (direction d'élévation) et passe par le centre de gravité de l'ensemble de queue 10. De fait, ce plan P3 est parallèle au plan P2.

Le plan P1 est à la fois le plan antéropostérieur de l'hélicoptère 20 et le plan antéropostérieur de l'ensemble de queue 10.

Sur la figure 1 est représenté un hélicoptère hybride 20 muni de l'ensemble de queue 10 selon l'invention. Un tel hélicoptère 20 comprend une cellule 22, un rotor principal 21 muni d'une pluralité de pales 27 et une surface sustentatrice 23 s'étendant transversalement de part et d'autre de la cellule 22. L'ensemble de queue 10 est muni d'une poutre de queue 28, d'un premier empennage 3, sensiblement horizontal, s'étendant transversalement de part et d'autre dudit plan antéropostérieur P1, d'un second empennage, composé de deux surfaces aérodynamiques 4' et 4", sensiblement verticales, s'étendant en élévation de part et d'autre du plan P1, d'une première hélice 31 et d'une seconde hélice 41. La première hélice 31, munie d'au moins deux premières pales 32, est entraînée en rotation autour d'un premier axe 35 et la seconde hélice 41, munie d'au moins deux secondes pales 42, est entraînée en rotation autour d'un second axe 45. La première hélice 31 et la seconde hélice 41 sont positionnées de part et d'autre du plan antéropostérieur P1 et aptes à assurer au moins partiellement le contrôle en lacet et la propulsion dudit hélicoptère 20.

La première hélice 31 et la seconde hélice 41 sont agencées de telle manière que le premier axe de rotation 35 et le second axe de rotation 45 sont situés dans un plan sensiblement parallèle au plan horizontal P3 et ont une intersection positionnée sur le plan antéropostérieur P1, entre l'extrémité avant de la poutre de queue 28 de l'hélicoptère 20 d'une part et les première et seconde hélices 31 et 41 d'autre part. Le premier empennage 3 peut être mobile ou contenir une ou plusieurs gouvernes, afin de modifier la portance dudit empennage 3, le second empennage 4' et 4" étant fixe.

Cet ensemble 10 permet, en utilisant simultanément la première hélice 31 et la seconde hélice 41, d'assurer une poussée longitudinale de l'hélicoptère 20 tout en conservant une poussée transversale pour la fonction anti-couple, ces deux poussées pouvant être pilotées indépendamment. En effet, le premier axe de rotation 35 et le second axe de rotation 45 ne peuvent pas être perpendiculaires à la direction longitudinale X comme pour un rotor arrière traditionnel. La première hélice 31 et la seconde hélice 41 sont positionnées de part et d'autre du plan antéropostérieur P1 et le premier axe de rotation 35 et le second axe de rotation 45 sont en intersection. De fait, chaque axe 35 et 45 est incliné dans un plan sensiblement parallèle au plan horizontal P3. Par suite, les efforts générés par chaque hélice 31 et 41, qui sont parallèles à ses axes respectifs 35 et 45, peuvent être décomposés suivant des composantes transversales et des composantes longitudinales. L'effort anti-couple de l'ensemble de queue 10 selon l'invention, s'opposant à l'effet giratoire du rotor principal 21, est alors constitué par la combinaison des composantes transversales 20 de la première hélice 31 et de la seconde hélice 41. De plus, l'effort anti-couple de cet ensemble étant équivalent à celui d'un hélicoptère traditionnel 50, le bras de levier entre le centre de gravité de l'hélicoptère 20 et les première et seconde hélices 31 et 41 est alors inchangé par rapport à celui d'un hélicoptère 25 traditionnel 50. La combinaison des composantes longitudinales de la première hélice 31 et de la seconde hélice 41 constitue la poussée longitudinale qui s'ajoute à l'effet de propulsion du rotor principal 21 de l'hélicoptère 20 et permet d'obtenir des vitesses 30 d'avancement élevées.

On constate également que les première et seconde hélices 31 et 41 sont positionnées derrière les premier et second empennages 3, 4' et 4", c'est-à-dire entre les premier et second empennages 3, 4' et 4" d'une part et l'extrémité arrière de l'hélicoptère 20 d'autre part. Cette architecture particulière permet tout d'abord de protéger les occupants montant ou descendant de l'hélicoptère 20 vis-à-vis de la première hélice 31 et de la seconde hélice par l'intermédiaire des premier et second empennages 3, 4' et 4".

Ensuite, les premier et second empennages 3, 4' et 4" sont peu perturbés au niveau aérodynamique par la rotation des première et seconde hélices 31 et 41. De fait, l'efficacité des premier et second empennages 3, 4' et 4" est optimum en limitant notamment les effets de traînée.

Enfin, lors de chocs de la première hélice 31 ou de la seconde hélice 41 en vol avec des éléments extérieurs, la zone d'éclatement située généralement au niveau de l'hélice impactée, est positionnée à l'extrémité arrière de l'hélicoptère 20, aucune pièce structurelle, telle que le premier empennage 3 ou le second empennage 4' et 4", ne sera alors détériorée. Sur la figure 3, une boîte de transmission arrière de puissance 6 assure l'entraînement de la première hélice 31 et de la seconde hélice 41 de l'ensemble de queue 10, ladite boîte de transmission arrière de puissance 6 étant reliée au moteur principal (non représenté) de l'hélicoptère 20 par l'intermédiaire d'un arbre de transmission 29. Dans le cadre particulier des hélicoptères hybrides utilisant deux hélices propulsives, il est parfois impossible d'utiliser une seule boîte de transmission arrière de puissance, les deux hélices étant trop éloignées l'une de l'autre. Il faut alors utiliser deux boîtes de transmission arrière de puissance, ce qui a plusieurs inconvénients, tels qu'une augmentation du coût et de la masse de l'hélicoptère et éventuellement une dégradation du rendement de la ligne de transmission. La première hélice 31 et la seconde hélice 41 étant localisées proches l'une de l'autre à l'extrémité de la poutre de queue 28 de l'hélicoptère 20, l'utilisation d'une seule boîte de transmission arrière de puissance 6 pour entraîner la première hélice 31 et la seconde hélice 41 est possible et permet de réduire le coût et la masse de la transmission d'un tel hélicoptère 20. Dans une variante de l'invention, la première hélice 31 et la seconde hélice 41 sont contrarotatives et engrenantes, ce qui apporte des avantages supplémentaires. Notamment, les couples respectifs de chaque hélice 31 et 41 s'opposent afin d'avoir un ensemble de queue 10 équilibré et le volume de l'ensemble de queue 10 peut être réduit, l'utilisation d'une seule boîte de transmission arrière de puissance 6 garantissant la synchronisation entre la première hélice 31 et la seconde hélice 41.

Les figures 3 à 5, représentent un mode de réalisation préféré de l'ensemble 10 dans lequel un balancier 7, mobile en translation et en rotation par rapport à la poutre de queue 28 de l'hélicoptère 20, est relié à chaque hélice 31 et 41 et agit directement sur leurs pas respectifs.

Dans ce mode de réalisation, le premier axe 35 de la première hélice 31 et le second axe 45 de la seconde hélice 41 forment un angle de 90° et sont positionnés symétriquement par rapport au plan antéropostérieur P1. Cette configuration particulière permet d'avoir un équilibre entre les poussées longitudinale et transversale de chaque hélice.

En effet, chaque axe 35 'et 45 formant alors un angle de 45° avec l'axe longitudinal de l'hélicoptère 20, les poussées longitudinales générées par chaque hélice 31 et 41 sont toujours égales aux poussées transversales respectives de chaque hélice 31 et 41. Les poussées de chaque hélice sont alors géométriquement simples à combiner afin d'obtenir la poussée résultante de l'ensemble de queue 10. Par contre, une architecture différente peut être choisie. Si la vitesse et la puissance d'avancement doivent être privilégiées vis- à-vis de la fonction anti-couple de l'ensemble de queue 10, un angle inférieur à 90° sera défini entre les axes 35 et 45 des deux hélices 31 et 41. A contrario, pour privilégier la fonction anti-couple vis-à-vis de la vitesse, un angle supérieur à 90° doit être défini entre les 15 axes 35 et 45 des deux hélices 31 et 41. Dans ce mode de réalisation préféré, le balancier 7 crée un lien mécanique entre les variations des pas des premières pales 32 de la première hélice 31 et des secondes pales 42 de la seconde hélice 41. De fait, le balancier 7 permet, de part sa forme et ses 20 déplacements, d'avoir un rapport prédéterminé entre les variations des pas des premières pales 32 et des secondes pales 42 et par suite entre les poussées générées par la première hélice 31 et la seconde hélice 41. Il est alors possible de piloter indépendamment les poussées transversale et longitudinale de l'ensemble de queue 25 10. Sur la figure 4, une simple rotation du balancier 7 suivant la flèche R a entraîné la modification simultanée du pas des premières pales 32 et des secondes pales 42, de telle manière que les intensités des poussées respectives F1 de la première hélice 30 31 et F2 de la seconde hélice 41 ont été modifiées de la même valeur, une vers l'avant et l'autre vers l'arrière. Par suite, l'intensité de la poussée transversale résultante Ft des poussées F1 de la première hélice 31 et F2 de la seconde hélice 41 a été changée alors que l'intensité de la poussée longitudinale résultante FI est restée inchangée, nulle dans le cas de la figure 4. Sur la figure 5, une simple translation du balancier 7 suivant la flèche T pilote la modification du pas des premières pales 32 et des secondes pales 42, de telle manière que la poussée longitudinale de chaque hélice est augmentée de la même valeur vers l'arrière, c'est-à-dire que la poussée F1' de la première hélice, qui est dirigée vers l'avant, est réduite et la poussée F2' de la seconde hélice, qui est dirigée vers l'arrière, est augmentée de la même valeur. Par suite, l'intensité longitudinale résultante FI' des poussées F1' de la première hélice 31 et F2' de la seconde hélice 41 a été changée, alors que l'intensité de la poussée transversale résultante Ft' est restée inchangée. En conséquence, l'hélicoptère 20 peut effectuer des manoeuvres en lacet ou des virages sans modifier la vitesse d'avancement ou la puissance fournie pour cet avancement. Il peut également augmenter ou réduire la poussée longitudinale de l'ensemble de queue 10, donc la vitesse d'avancement sans impact sur la poussée transversale. L'ensemble de queue 10 est équipé d'un empennage, s'étendant en élévation, par exemple verticalement et composé de deux surfaces aérodynamiques 4' et 4". Cet empennage 4' et 4" est capable de créer, de part sa forme et sous l'effet des forces aérodynamiques générées notamment aux vitesses de croisière, une force transversale anti-couple, capable de s'opposer partiellement ou totalement à l'effet giratoire du rotor principal 21 de l'hélicoptère 20. Dans ce cas, l'essentiel ou la totalité de la poussée générée par les deux hélices 31 et 41 peut être destiné uniquement à l'avancement de l'hélicoptère 20 afin d'améliorer ses performances. De plus, lorsque l'hélicoptère hybride 20 est muni de surfaces sustentatrices 23 de part et d'autre du fuselage, une portance supplémentaire en vol de croisière est créée. Dans ce cas, la portance du rotor principal 21 peut être réduite, soit en modifiant l'incidence des pales 27 du rotor principal 21, soit en réduisant la vitesse de rotation du rotor principal 21. Dans les deux cas, l'effet giratoire du rotor principal 21 se trouve réduit. Là encore, l'essentiel ou la totalité de la poussée générée par les deux hélices 31 et 41 peut être destiné uniquement à l'avancement de l'hélicoptère 20. Selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 6, la première hélice 31 et la seconde hélice 41 de l'ensemble de queue 10 sont carénées. Ces carénages 36 et 46 permettent essentiellement de protéger l'environnement extérieur des éléments tournants constituant les hélices 31 et 41 et aussi de protéger les hélices 31et 41 de l'environnement extérieur. En effet, les personnes circulant autour de l'hélicoptère 20 sont ainsi protégées des premières pales tournantes 32 et des secondes pales tournantes 42 par les carénages 36 et 46. De même, la première hélice 31 et la seconde hélice 41 sont protégées des éléments extérieurs qui pourraient pénétrer dans le périmètre de rotation des premières pales 32 et des secondes pales 42 et les détériorer. Selon un autre mode de réalisation représenté sur la figure 7, le plan des axes des hélices formé par le premier axe 35 et le second axe 45 est incliné d'un angle a autour de l'axe longitudinal de l'hélicoptère 20 afin de compenser la masse de l'ensemble de queue 10. En effet, malgré l'utilisation d'une boîte de transmission arrière de puissance 6 commune à la première hélice 31 et à la seconde hélice 41, l'utilisation de deux hélices augmente la masse au niveau de l'ensemble de queue 10, donc au niveau de l'extrémité de la poutre de queue 28 de l'hélicoptère 20. Cette orientation du plan des axes des hélices 31 et 41 permet qu'une composante verticale de la poussée transversale résultante de l'ensemble de queue 10 s'oppose à cette masse. De plus, aux vitesses d'avancement élevées, l'empennage transversal 3 peut également être dimensionné pour créer une 10 portance compensant une partie ou la totalité de la masse de l'ensemble de queue 10. Dans une autre variante, le plan des axes des hélices est incliné autour de l'axe transversal de l'hélicoptère 20. Ce principe utilise alors une partie de la composante longitudinale pour 15 compenser la masse de l'ensemble de queue 10. Selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté figure 8, un hélicoptère 20 peut être défini pour pouvoir utiliser soit une structure arrière 52 munie d'une poutre de queue 54 et d'un rotor arrière traditionnel 53 permettant d'assurer le contrôle en 20 lacet de l'hélicoptère 20, soit un ensemble de queue 10 selon l'invention, permettant d'assurer le contrôle en lacet et la propulsion de l'hélicoptère 20. Dans ce cas, une structure arrière 52 et l'ensemble de queue sont interchangeables. Cette transformation est rendue possible 25 grâce aux particularités de l'invention, notamment le bras de levier par rapport au centre de gravité du giravion de l'ensemble de queue 10 équivalent au bras de levier de la poutre de queue 52 munie un rotor arrière traditionnel 53.

De plus, les commandes de cet ensemble de queue 10 étant identiques aux commandes d'un rotor arrière traditionnel 53, à l'exception de la commande de poussée longitudinale, la modification de l'hélicoptère 20 est relativement simple.

Enfin, l'utilisation possible de moteurs électriques pour piloter les mouvements du balancier 7 simplifie cette transformation en limitant le nombre de commandes mécaniques entre la cellule 22 et la queue de l'hélicoptère 20. Une surface sustentatrice 23, munie de gouvernes 24 et s'étendant transversalement de part et d'autre de la cellule 22, peut également être ajoutée, lors de l'utilisation de l'ensemble de queue 10, transformant ainsi l'hélicoptère 20 en hélicoptère hybride ayant une grande distance franchissable et une vitesse d'avancement élevée en vol de croisière Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble de queue (10) d'un giravion (20) comprenant une poutre de queue (28) s'étendant le long d'un axe longitudinal d'une extrémité avant vers l'arrière apte à être fixée à une cellule (22) dudit giravion (20) vers une extrémité arrière, un plan antéropostérieur (P1) s'étendant de l'extrémité avant de ladite poutre de queue (28) vers l'extrémité arrière de ladite poutre de queue (28) et selon ledit axe longitudinal et un axe d'élévation dudit ensemble (10), un plan horizontal (P3) perpendiculaire audit axe d'élévation et passant par un centre de gravité dudit ensemble (10), une première hélice (31) munie d'au moins deux premières pales (32), entraînées en rotation autour d'un premier axe (35), et une seconde hélice (41) munie d'au moins deux secondes pales (42), entraînées en rotation autour d'un second axe (45), ladite première hélice (31) et ladite seconde hélice (41) étant positionnées de part et d'autre dudit plan antéropostérieur (P1) pour assurer au moins partiellement le contrôle en lacet et la propulsion dudit giravion (20), caractérisé en ce que ledit premier axe de rotation (35) et ledit second axe de rotation (45) ont une intersection positionnée sur ledit plan antéropostérieur (P1), entre ladite extrémité avant deladite poutre de queue (28) et lesdites première et seconde hélices (31,41).
2. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble (10) comprend un premier empennage (3) s'étendant transversalement de part et d'autre dudit plan antéropostérieur (P1), et un second empennage (4',4") s'étendant en élévation, lesdits premier et second empennages (3,4',4") étant placés entre l'extrémité avant de ladite poutre de queue (28) et lesdites première et seconde hélices (31,41).
3. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit second empennage est composé de deux surfaces aérodynamiques (4',4"), chacune respectivement disposée à une extrémité dudit premier empennage (3).
4. 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit premier axe de rotation (35) et ledit second axe de rotation (45) forment entre eux un angle égal à 90° et sont positionnés de façon symétrique par rapport audit plan antéropostérieur (P1).
5. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première hélice (31) et ladite seconde hélice (41) sont entraînées en rotation par une boite de transmission arrière de puissance commune (6).
6. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce qu'un plan des axes des hélices formé par ledit premier axe (35) et ledit second axe (45) est incliné par rapport audit plan horizontal (P3) afin de compenser la masse dudit ensemble (10).
7. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit ensemble (10) comprend un balancier (7), pilotant simultanément un premier pas desdites premières pales (32) de ladite première hélice (31) et un second pas desdites secondes pales (42) de ladite seconde hélice (41) pour que les poussées transversale et longitudinale dudit ensemble (10) puissent être pilotées indépendamment.
8. 8. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un moyen de translation dudit balancier (7) pilote lesdits premier et second pas afin de modifier la poussée longitudinale de l'ensemble (10) à poussée transversale constante, et un moyen de rotation dudit balancier (7) pilote lesdits premier et second pas afin de modifier la poussée transversale de l'ensemble (10) à poussée longitudinale constante.
9. 9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen de translation dudit balancier (7) comprend au moins un premier moteur électrique.
10. 10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit moyen de rotation dudit balancier (7) comprend au moins un second moteur électrique.
11. 11. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit ensemble (10) comprend un premier carénage (36) pour la première hélice (31) et un second carénage (46) pour la seconde hélice (41).
12. 12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite première hélice (31) et ladite seconde hélice (41) sont contrarotatives.
13. 13. Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite première hélice (31) et ladite seconde hélice (41) sont engrenantes.
14. 14. Giravion (20) comprenant - au moins un rotor principal (21), - une cellule (22), au moins un moteur (25) et un ensemble de queue (10) pour notamment contrer le couple créé par le rotor principal (21) sur la cellule (22), caractérisé en ce que ledit ensemble de queue (10) est selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
15. 15. Giravion (20) selon la revendication 14, caractérisé en ce que, ledit ensemble de queue (10) étant amovible, ledit giravion (20) comporte une structure arrière (52) munie d'une poutre de queue (54) et d'un unique rotor (53), laditestructure arrière (52) pouvant être agencée en lieu et place dudit ensemble de queue (10).
16. 16. Giravion (20) selon l'une quelconque des revendications 14 à 15, caractérisé en ce qu'une surface sustentatrice (23), munie d'au moins deux gouvernes (24) et s'étendant transversalement de part et d'autre de ladite cellule (22), peut être ajoutée audit giravion (20).