FR2986210B1 - Dispositif de sustentation et propulsion a protections laterales, et aerodyne equipe d'un tel dispositif - Google Patents

Abstract

Le dispositif de l'invention assure la sustentation par l'effet de portance obtenu par soufflage d'un flux d'air produit par un générateur de flux (2A, 2B) sur des voilures (1) sustentatrices reliées à une structure porteuse (3), lesquelles voilures (1) sont longitudinales, sensiblement rectilignes, de part et d'autre de la structure (3) et s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe de roulis (X) du dispositif et de l'aéronef, en étant symétriques l'une de l'autre par rapport au plan défini par les axes de roulis (X) et lacet (Z), avec de plus des protections (7) latérales des voilures (1), lesdites protections (7) s'étendant au moins à l'extérieur des deux voilures (1) par rapport à la structure (3).

Description

DISPOSITIF DE SUSTENTATION ET PROPULSION À PROTECTIONS

LATERALES, ET AERODYNE ÉQUIPÉ D'UN TEL DISPOSITIF L'invention concerne un dispositif de sustentation/propulsion, et un aérodyne équipé d'un tel dispositif, permettant à l'aérodyne de décoller et d'atterrir verticalement ou sur de courtes distances (aérodyne dit V/STOL, qui est l'acronyme de l'expression anglo-saxone : Vertical/Short Take-Off and Landing), ainsi que de pouvoir se mouvoir en vol dans toutes les directions.

Par GB 951,186 et GB 2,321,227, on connaît des aérodynes V/STOL équipés de dispositifs de sustentation et propulsion, par l'effet de portance obtenu par soufflage d'un flux d'air produit par un générateur de flux d'air sur des voilures sustentatrices reliées à une structure porteuse de l'aérodyne, le dispositif comprenant deux voilures longitudinales, sensiblement rectilignes, disposées de part et d'autre de la structure porteuse et s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de roulis du dispositif, les deux voilures longitudinales étant symétriques l'une de l'autre par rapport au plan défini par les axes de roulis et de lacet. De cette façon, la force de résistance à l'avancement (traînée aérodynamique) de ces voilures longitudinales est minimisée lorsque le dispositif se déplace horizontalement dans le sens de son axe de roulis, qui est son axe principal, c'est-à-dire en vol de croisière.

Un dispositif de sustentation et propulsion de ce type, présentant de nombreux perfectionnement par rapport à l'état de la technique, est proposé dans WO 2011/067527, dans le but d'offrir une capacité d'emport importante à puissance motrice équivalente, par rapport à des aérodynes à hélices carénées, une capacité à générer une portance significative en maximisant le débit d'air soufflé par rapport à la taille et la masse de la structure porteuse, et une faible pénalité sur la traînée en vol en translation, ou vol de croisière horizontal (vol en mode avion), compte-tenu de l'agencement du dispositif proposé dans ce document de brevet.

Pour cela, le dispositif proposé utilise des voilures, de préférence, mais pas nécessairement, à forte portance, et dites hyper-sustentatrices, soumises à au moins un flux d'air généré par au moins une soufflante de grand diamètre, et donc d'avoir ainsi des ailes soufflées, et agencées de telle sorte que lesdites voilures offrent une résistance à l'avancement très faible quand l'aérodyne est en vol de croisière horizontal. En outre, cet agencement particulier au document de brevet précité permet une transition naturelle et de grande stabilité entre le vol vertical et le vol horizontal.

Cependant, appliqué au transport vertical et horizontal de charges, en particulier lourdes, ce pourquoi il a été développé, ce dispositif présente l'inconvénient de ne pouvoir être utilisé que dans de bonnes conditions météorologiques, par vents faibles, du fait de sa sensibilité aux vents de travers, qui peuvent déséquilibrer les portances développées par les deux voilures longitudinales.

En outre, les aérodynes équipés de tels dispositifs sont amenés à évoluer à partir d'aires d'atterrissage/décollage sommairement aménagées dans des environnements encombrés de végétation, de constructions élevées industrielles ou résidentielles, ou encore de passages de câbles, ce qui peut conduire à des endommagements, en particulier des voilures longitudinales sustentatrices, par contact avec des câbles, des branches d'arbre ou encore d'autres obstacles tels que des bâtiments, hangars etc.

La présente invention a ainsi pour but de proposer un dispositif de sustentation et propulsion, et un aérodyne équipé d'un tel dispositif, tels que connus par WO 2011/067527, qui est de plus protégé, en particulier au niveau des voilures longitudinales de sustentation, de façon à pouvoir approcher sans risque de dommage des obstacles verticaux des types présentés ci-dessus.

Simultanément, un autre but de la présente invention est de perfectionner le dispositif de sustentation et propulsion selon WO 2011/067527, en protégeant la portance des voilures longitudinales sustentatrices de l'effet néfaste que pourrait générer une interférence avec un vent latéral. A cet effet, le dispositif de sustentation et propulsion selon l'invention, du type général connu par WO 2011/067527 et tel que présenté ci-dessus, se caractérise en ce qu'il comprend, de plus, des protections latérales desdites voilures longitudinales, lesdites protections s'étendant au moins à l'extérieur des deux voilures longitudinales par rapport à ladite structure porteuse.

Avantageusement, les protections sont profilées aérodynamiquement pour minimiser la traînée, et, à cet effet, chaque protection présente une section transversale, par un plan passant par l'axe de lacet, qui est délimitée, du côté opposé à la structure porteuse et aux voilures longitudinales, par un bord biconvexe, ou à extrados convexe et intrados concave, profilé vers l'extérieur. Du côté tourné vers la structure porteuse et les voilures longitudinales, cette section transversale de chaque protection par ledit plan passant par l'axe de lacet est avantageusement délimitée par un bord au moins partiellement et sensiblement droit et parallèle à l'axe de lacet, ou faiblement incliné sur l'axe de lacet, de façon à créer une aspiration convergente du haut vers le bas.

Afin de compléter avantageusement la protection latérale des voilures longitudinales de sustentation par une protection longitudinale, chaque voilure longitudinale est protégée par l'une respectivement de deux protections sensiblement symétriques l'une de l'autre par rapport au plan défini par les axes de roulis et lacet du dispositif, et dont chacune comprend un grand côté longitudinal, sensiblement rectiligne et parallèle à la voilure longitudinale correspondante, à l'extérieur de cette dernière, et relié à ladite structure porteuse par deux petits côtés transversaux, dont chacun passe au-delà de l'une respectivement des deux extrémités longitudinales de la voilure longitudinale correspondante.

Dans un mode de réalisation préféré, particulièrement avantageux lorsque les voilures sustentatrices longitudinales sont de forme en plan rectangulaire ou sensiblement rectangulaire, c'est-à-dire à corde constante ou sensiblement constante, chacune des deux voilures longitudinales est disposée dans l'un respectivement de deux cadres sensiblement rectangulaires délimités chacun par l'une respectivement des deux protections latérales dont le grand côté est sensiblement perpendiculaire à ses deux petits côtés, de sorte que le cadre sensiblement rectangulaire correspondant est fermé par un autre grand côté formé par une partie du côté correspondant de ladite structure porteuse qui présente des ouïes de soufflage de la voilure longitudinale correspondante.

Alors que dans WO 2011/067527, les voilures longitudinales sont reliées à la structure porteuse par des liaisons structurelles profilées pour minimiser la traînée aérodynamique, un autre avantage procuré par les protections proposées par la présente invention est que chaque voilure longitudinale est avantageusement raccordée à la structure porteuse par au moins les deux petits côtés transversaux de la protection correspondante.

De même, lorsque chaque voilure longitudinale sustentatrice comprend au moins deux éléments de voilure profilés, décalés et espacés les uns par rapport aux autres selon l'axe de lacet et selon l'axe de tangage, et à profils aérodynamiques sensiblement semblables et parallèles, et de préférence de type hyper-sustentateur, comme cela est avantageusement le cas dans WO 2011/067527, un avantage supplémentaire de la présente invention est que lesdits éléments de voilure sont solidarisés les uns aux autres, au niveau de leurs extrémités longitudinales, et à ladite structure porteuse par les petits côtés transversaux de la protection correspondante.

Un autre avantage encore de la présente invention est que l'espace délimité entre chaque protection latérale et ladite structure porteuse peut être avantageusement fermé par un capot s'étendant entre les bords supérieurs de ladite protection et d'au moins la partie aménagée en ouïes de soufflage du côté correspondant de la dite structure porteuse, de sorte à recouvrir avec espacement la voilure longitudinale correspondante et à canaliser le flux de soufflage de ladite voilure longitudinale dans un conduit s'ouvrant vers le bas, par coopération avec la face interne de ladite protection, dont au moins la partie supérieure est profilée avec une courbure dont la concavité est tournée vers le bas et vers la structure porteuse, dans le même sens que le profilé aérodynamique de ladite voilure longitudinale ou de chacun de ses éléments de voilure.

Dans ce dernier mode de réalisation, il est en outre avantageux que chaque protection latérale comporte de plus au moins un volet pivotant autour d'un axe longitudinal, de préférence sensiblement parallèle à l'axe de roulis, sur le bord inférieur de ladite protection, et apte à pouvoir être rabattu, en vol de croisière, vers ladite structure porteuse et appliqué par son extrémité libre contre ladite structure porteuse, de sorte à fermer ledit conduit pour améliorer l'aérodynamique du dispositif, et donc de l'aérodyne, en vol de croisière.

Afin d'être résistante aux chocs, tout en étant d'un faible poids, facile à réparer en cas d'endommagement, et susceptible d'être facilement conformée au profil aérodynamique voulu, chaque protection est avantageusement réalisée sous la forme d'une coque rigide en matériaux composites à fibres à haute résistance mécanique agglomérées par une résine de rigidification, renfermant un remplissage en matériau alvéolé, telle qu'une mousse synthétique.

Concernant le générateur de flux d'air du dispositif, de manière connue par WO 2011/067527, il peut comprendre au moins une soufflante montée dans la structure porteuse et centrée sur l'axe de roulis, et de préférence un nombre pair de soufflantes espacées le long dudit axe de roulis, dont au moins une soufflante radiale, d'axe sensiblement parallèle à l'axe de lacet, ou axiale, d'axe incliné d'un angle inférieur à 30° sur l'axe de lacet, chaque soufflante aspirant de l'air par une ouverture d'alimentation ménagée dans la face supérieure de la structure, et le dispositif selon l'invention est avantageusement tel qu'il comprend de plus au moins deux voilures transversales, dont une avant et une arrière, et dont l'une au moins est munie d'au moins un plan orientable formant gouverne.

Avantageusement, pour réduire sinon supprimer les interférences entre la voilure transversale arrière et l'aspiration de la ou des soufflantes, en phase de transition entre le vol vertical et le vol de croisière, ladite voilure transversale arrière comprend, en arrière des voilures longitudinales et des protections, un plan fixe horizontal, monté sur au moins une dérive verticale supportée sur l'arrière de la structure porteuse, et munie d'une partie orientable formant gouverne de direction, ledit plan fixe horizontal supportant au moins une partie orientable formant gouverne de profondeur.

Concernant la voilure transversale avant, dans un premier mode de réalisation, elle peut être agencée en voilure de type « canard », avec l'un respectivement de deux éléments de voilure, symétriques par rapport au plan des axes de roulis et lacet, en saillie sur chacun des deux côtés de la structure porteuse en avant des voilures longitudinales et desdites protections.

Cependant, dans un second mode de réalisation, la voilure transversale avant peut être agencée en aile sustentatrice fixée au-dessus de ladite structure porteuse, à une hauteur suffisante pour limiter l'interférence entre ladite aile sustentatrice et l'aspiration de la ou des soufflantes en phase de transition entre vol vertical et vol de croisière de 1'aérodyne.

Dans ces différentes configurations, le dispositif peut comprendre de plus au moins une hélice propulsive à l'avant ou à l'arrière de ladite structure, et entraînée à partir d'au moins un moteur d'entraînement de la ou des soufflantes, par l'intermédiaire d'un embrayage progressif, débrayé en vol vertical. L'invention a également pour objet un aérodyne à décollage et atterrissage vertical ou court, comprenant une structure porteuse supportant un dispositif de sustentation et propulsion, qui se caractérise en ce que ledit dispositif est tel que défini ci-dessus, et supporté en partie haute de ladite structure porteuse, laquelle est aménagée, en partie basse, en nacelle logeant notamment une motorisation et disposée entre les deux voilures sustentatrice longitudinale dudit dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'exemples décrits en référence aux dessins annexés sur lesquels : les figures la et lb sont des vues en perspective, respectivement de l'avant et de dessus, et de biais et de dessus, d'un premier exemple d'aérodyne selon l'invention, - la figure 2a est une vue en demi-coupe transversale schématique, parallèlement au plan des axes de lacet et tangage, d'un aérodyne selon les figures la et lb, la demi-coupe transversale passant par l'axe vertical d'une soufflante radiale, - la figure 2b est une vue analogue à la figure 2a, mais dont la demi-coupe transversale passe par l'axe de l'une des deux soufflantes axiales de l'aérodyne des figures la et lb, la figure 2c est une coupe transversale partielle d'une variante de réalisation des figures 2a et 2b, limitée à une voilure longitudinale sustentatrice à deux éléments de voilure dans un conduit de canalisation du flux d'air entre un bord latéral muni d'ouïes de soufflage de la structure porteuse et une protection latérale correspondante, la figure 2d est une vue analogue à la figure 2c pour un exemple de réalisation dans lequel la voilure longitudinale sustentatrice est à quatre éléments de voilure fortement cambrés, - les figures 3a et 3b représentent respectivement un conduit de canalisation de flux d'air ouvert sur la figure 3a, et fermé sur la figure 3b, par un volet pivotant de la protection, et - la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale par le plan des axes de roulis et lacet, d'un second exemple d'aérodyne selon l'invention, équipé de deux soufflantes radiales, d'une hélice propulsive arrière et de deux voilures transversales surélevées par rapport à la structure porteuse du dispositif et la nacelle de l'aérodyne, et dont l'une est une voilure transversale avant et l'autre une voilure transversale arrière.

Les figures la et lb représentent schématiquement un exemple d'aérodyne selon l'invention, comprenant une structure porteuse 3 supportant, en partie haute, un dispositif de sustentation et propulsion, et aménagé, en partie basse, en nacelle 31. Le dispositif de sustentation et propulsion comporte essentiellement, d'une part, un générateur de flux d'air, comprenant, dans cet exemple, deux soufflantes axiales 2A et 2B, centrées chacune sur l'axe de roulis X du dispositif et espacées l'une de l'autre le long de cet axe de roulis X, toutes deux étant intégrées dans la structure porteuse 3, et, d'autre part, deux voilures sustentatrices 1, disposées de part et d'autre de la structure 3, à laquelle les voilures 1 sont reliées d'une manière précisée ci-dessous, et chacune soufflée latéralement par un flux d'air sortant du générateur constitué par les deux soufflantes 2A et 2B, alimentées en air ambiant chacune par une ouverture d'entrée ou d'aspiration d'air respectivement 2a ou 2b ménagée dans la partie supérieure de la structure 3. Les voilures 1 ont des profils aérodynamiques et des surfaces portantes définis par des génératrices sensiblement rectilignes, et s'étendant sensiblement dans la direction longitudinale de l'aérodyne, donc de sa structure porteuse 3, c'est-à-dire sensiblement selon l'axe de roulis X, ces voilures 1 étant disposées symétriquement l'une de l'autre par rapport au plan défini par les axes de roulis X et de lacet Z, et latéralement de part et d'autre de la structure porteuse 3. Les deux voilures 1, dans cet exemple formées chacune d'une aile hyper-sustentatrice d'une seule pièce, de forme en plan rectangulaire (voilure à corde constante) et d'une épaisseur pouvant être relativement faible, sont soufflées symétriquement par rapport audit plan des axes de roulis X et de lacet Z par le flux de sortie du générateur de flux d'air, c'est-à-dire les soufflantes 2A et 2B.

Ainsi, les deux voilures 1, dites longitudinales, car s'étendant dans la direction longitudinale de l'aérodyne, parallèlement ou sensiblement parallèlement à son axe de roulis X, développent des forces de traînée de même amplitude, mais de sens opposés, donc qui s'annulent, et des forces de portance qui s'additionnent pour assurer la sustentation de l'aérodyne.

Les deux soufflantes 2A et 2B, constituant le compresseur d'air du générateur de flux d'air, sont de préférence identiques l'une à l'autre, et peuvent être à hélice carénée, c'est-à-dire qu'une seule hélice, pour chacune d'elles, est entraînée en rotation dans une veine carénée prolongeant l'ouverture d'aspiration 2a ou 2b vers l'intérieur de la structure 3, dans laquelle les deux soufflantes 2A et 2B sont intégrées et entraînées en rotation par une transmission de puissance (non représentée) à partir d'un moteur monté dans la nacelle 31, par exemple un moteur à combustion interne alimenté en carburant à partir d'un réservoir (non représenté) également monté dans la nacelle 31, qui loge de plus un poste de pilotage 32, pour un contrôle télécommandé et/ou piloté de l'aérodyne, ainsi qu'une cabine et/ou une soute pour le transport respectivement de passagers et/ou d'une cargaison.

Si chacune des soufflantes 2A et 2B ne comporte qu'une seule hélice d'aspiration d'air, alors les hélices sont entraînées en sens opposés, afin que les couples de réaction à la rotation des hélices s'annulent (disposition anti-couple). En variante, chacune des soufflantes 2A et 2B peut comporter deux hélices carénées et contrarotatives, de sorte à annuler le couple de rotation de chaque soufflante axiale.

En variante également, les deux soufflantes peuvent être centrifuges, ou radiales, et comporter chacune un rotor multi-pale caréné, et les rotors entraînés en sens opposés, de sorte, à nouveau, à neutraliser le couple de rotation. En variante également, l'une des deux soufflantes peut être centrifuge ou radiale, et dans ce cas il s'agit de préférence de la soufflante avant telle que 2A, et l'autre peut être une soufflante axiale, de préférence la soufflante arrière 2B. Les axes des soufflantes peuvent être parallèles à l'axe de lacet, ce qui est préférable pour une soufflante radiale ou centrifuge, par contre, comme décrit dans WO 2011/067527, auquel on se rapportera pour de plus amples précisions, il est possible, pour une soufflante axiale arrière telle que 2B, de l'installer avec un axe incliné de moins de 30° sur l'axe de lacet Z. Mais, dans tous les cas, la ou les soufflante(s) du dispositif doit ou doivent alimenter des ouïes de soufflage, aménagées sur les deux côtés de la structure porteuse 3, en regard des voilures longitudinales 1, pour assurer un soufflage latéral de ces voilures longitudinales 1, afin de développer des forces de sustentation d'intensité supérieure aux forces de pesanteur appliquées sur l'aérodyne, pour permettre un décollage vertical de ce dernier, tout en assurant sa stabilité, comme cela est également et précisément décrit dans WO 2011/067527. D'une manière générale, l'aérodyne selon l'invention est avantageusement équipé d'un nombre n pair de soufflantes, n pouvant être supérieur à 10, par exemple variable, de 2 à 14 selon la masse et la taille de l'aérodyne, et les soufflantes peuvent être toutes d'un même type, soit axial, soit radial, encore appelé centrifuge, ou des deux types précités, comme cela est le cas de l'exemple à deux soufflantes décrit ci-dessus.

Sur les figures la et lb, le bord arrière, légèrement convexe vers l'arrière, de la structure porteuse 3 est équipé de deux dérives 4 verticales, parallèles et orientables, au moins en partie, chacune autour d'un axe respectif parallèle à l'axe de lacet Z, pour stabiliser l'aérodyne en vol d'avancement et faire office de gouvernail de direction. Les parties avant des dérives 4 sont aménagées en plans fixes verticaux et parallèles au plan des axes de roulis X et lacet Z, et supportent une voilure transversale arrière 5, selon un empennage arrière en double T, la voilure transversale 5 comportant, de manière connue, un plan fixe réglable autour d'un axe parallèle à l'axe de tangage, permettant de régler l'assiette de l'aérodyne, et comporte, en partie arrière, une ou plusieurs surfaces orientables par pivotement autour d'un axe transversal, pour faire office de gouvernail de profondeur. L'aérodyne comprend également une voilure transversale avant 6, de type « canard », comprenant deux éléments de voilures 6a faisant chacun saillie latéralement sur l'un respectivement des deux côtés de la nacelle 31, au niveau de la liaison entre la pointe avant et la barque de la nacelle 31 sous le poste de pilotage 32. Chacun des éléments de voilure 6a est commandé en orientation autour d'un axe transversal de sorte à participer à l'équilibrage de l'aérodyne autour de l'axe de tangage.

Les voilures longitudinales de sustentation 1 ne sont pas reliées à la structure porteuse 3 par des liaisons structurelles profilées pour minimiser la traînée aérodynamique, comme cela est le cas dans WO 2011/067527, mais par les deux petits côtés transversaux 7b de protections latérales 7 s'étendant à l'extérieur, par rapport à la structure porteuse 3, des voilures longitudinales 1 et autour de ces dernières, chacune des deux protections 7 comportant également un grand côté longitudinal 7a, qui est rectiligne et sensiblement parallèle à l'axe de roulis X, entre les deux petits côtés transversaux 7b correspondant, dont le grand côté 7a est solidaire, et, de préférence, d'une seule pièce au niveau des extrémités longitudinales du grand côté 7a. Pour réduire la traînée en vol de croisière vers l'avant, dans la direction de l'axe de roulis X, ainsi que la traînée occasionnée par des vents de travers et protéger les voilures longitudinales 1 de ces derniers, chacune des deux protections 7 est profilée aérodynamiquement sur sa surface tournée vers l'extérieur, c'est-à-dire du côté opposé à la voilure 1 qu'elle protège, et, à cet effet, chaque protection 7 présente une section transversale, par un plan passant par l'axe de lacet Z, qui est délimitée, du côté opposé à la structure 3 et aux voilures 1, par un bord convexe profilé vers l'extérieur, par exemple à profil bi-convexe, comme schématiquement représenté sur les figures 2a à 2d. De l'autre côté, tournée vers la structure 3 et les voilures 1, la face interne de chaque protection 7 est au moins partiellement plane, et en particulier en partie basse, de sorte que sa section par un plan passant par l'axe de lacet Z est un bord qui est au moins partiellement sensiblement droit et parallèle à l'axe de lacet Z, ou, en variante, faiblement incliné sur l'axe de lacet Z, par exemple d'un angle inférieur à 7° sur la direction verticale, de façon à créer une aspiration convergente du haut vers le bas, et cela aussi bien au niveau du grand côté longitudinal 7a que de chacun des petits côtés transversaux 7b de chaque protection 7.

Ainsi, chaque voilure longitudinale 1 est protégée par l'une respectivement des deux protections 7, lesquelles sont également montées symétriques l'une de l'autre par rapport au plan défini par les axes de roulis X et lacet Z, comme cela est le cas des deux voilures 1 elles-mêmes.

Chaque voilure 1 est ainsi disposée dans un cadre sensiblement rectangulaire délimité, sur un grand côté et les deux petits côtés, par la protection 7 correspondante, et, sur l'autre grand côté, par la partie du côté correspondant de la structure 3 qui présente les ouïes de soufflage 8 de cette voilure 1, comme cela est représenté pour la voilure 1 de gauche sur la figure lb.

Dans cette configuration, les petits côtés transversaux 7b des protections 7 qui passent juste au-delà des extrémités longitudinales des voilures 1 assurent la protection longitudinale de ces voilures 1, en même temps que ces petits côtés 7b sont appliqués contre lesdites extrémités longitudinales des voilures 1 et sont solidarisés à ces extrémités de sorte à rattacher les voilures 1 à la structure 3, à laquelle les petits côtés transversaux 7b sont solidarisés par leur extrémité opposée à celle reliée au grand côté longitudinal 7a correspondant.

Ainsi, les protections 7 protègent efficacement les voilures longitudinales sustentatrices 1, contre les chocs latéraux et longitudinaux, ainsi que contre les effets néfastes de vents de travers, sans gêner leur soufflage par un flux d'air latéral issu des ouïes 8 dans le côté en regard de la structure 3, lesquelles ouïes 8 sont alimentées en flux d'air de soufflage à partir des soufflantes 2A et 2B par des canaux de distribution interne à la structure 3.

Chaque protection latérale 7 est essentiellement constituée d'une coque rigide 9 conformée au profil aérodynamique voulu et réalisée en matériau composite à fibres à haute résistance mécanique agglomérées par une résine de rigidification, par exemple avec une armature tissée ou non-tissée en fibres de verre ou de carbone dans une matrice rigidifiée en résine époxyde ou autre, cette coque 9 renfermant un remplissage 10 en un matériau alvéolaire, par exemple en une mousse synthétique telle qu'une mousse de polyuréthane ou phénolique. Dans les petits côtés 7b de chaque protection 7, la coque 9 renferme également des bras, métalliques ou en matériau composite, (non représentés) de liaison de la voilure 1 correspondante à la structure 3, les extrémités longitudinales de chaque voilure 1 étant ainsi ancrées dans ces bras de liaison, dans les petits côtés 7b de la protection 7 correspondante, afin que les efforts aérodynamiques auxquels la voilure 1 est soumise soient transmis à la structure 3.

Cette réalisation des protections 7 a pour avantages qu'elle est tout à la fois légère et résistante aux chocs, bien que d'une réalisation aisée et économique, et facilitant les réparations en cas d'endommagement.

La figure 2a représente schématiquement une demi-coupe transversale, parallèlement au plan des axes de lacet Z et tangage Y et passant par l'axe AA, parallèle à l'axe de lacet Z, de la soufflante radiale, qui est, par exemple la soufflante avant 2A' de cet aérodyne. Cette soufflante aspire de l'air par son ouverture d'alimentation 2a' dans la face supérieure de la structure 3 grâce à la rotation, autour de son axe AA, d'un rotor multi-pales caréné 11, et le flux d'air d'entrée orienté sensiblement parallèlement à l'axe AA de cette soufflante radiale a son orientation progressivement modifiée pour devenir sensiblement radiale en atteignant les pales du rotor 11 par l'effet d'une grille d'entrée 12 comportant des aubages déviateurs annulaires, concentriques autour de l'axe AA et à concavité orientée vers l'amont et radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe AA de cette soufflante radiale ou centrifuge. En aval des pales du rotor 11, le flux d'air alimente les ouïes 8 longitudinales de soufflage, pour souffler latéralement les deux voilures longitudinales 1, à un seul élément de voilure profilé dans cet exemple de la figure 2a.

Lorsque le générateur de flux d'air comprend une soufflante axiale, qui peut être, par exemple, la soufflante arrière telle que 2B de l'aérodyne des figures la et lb, l'implantation de cette soufflante axiale dans la structure 3 est schématiquement représentée sur la figure 2b. Cette soufflante axiale 2B comprend une hélice rotative 13 entraînée en rotation par un moyeu 14 autour de l'axe AA de la soufflante, dans une veine carénée qui prolonge l'ouverture d'aspiration 2b vers l'intérieur de la structure 3, dans laquelle est installée la transmission de puissance entraînant l'hélice 13. Dans cette veine carénée, une grille d'entrée 12', analogue à la grille 12 de la figure 2a, assure une déviation progressive du flux d'entrée d'air sensiblement axial (parallèlement à l'axe AA de la soufflante axiale) en un flux d'air radial, qui parvient aux ouïes longitudinales 8 de soufflage de chacune des voilures longitudinales 1.

La figure 2c représente, en coupe transversale partielle, une variante des figures 2a et 2b, dans laquelle la voilure longitudinale 1, qui est une aile hyper-sustentatrice d'une seule pièce disposée entre les ouïes de soufflage 8 d'un côté latéral de la structure 3 et la protection latérale 7 du côté correspondant sur les figures 2a et 2b, est remplacée par une voilure longitudinale à deux éléments de voilure profilés la et lb, décalés et espacés l'un de l'autre selon l'axe de lacet Z et l'axe de tangage Y, et dont les profils aérodynamiques sont parallèles et semblables, de préférence de type hyper-sustentateur, logés tous deux entre les ouïes 8 et la protection latérale 7 correspondantes. Afin de mieux canaliser le flux d'air de soufflage des éléments de voilure la et lb dans le volume délimité entre les ouïes 8 et la face radiale interne (tournée vers les ouïes 8) de la protection 7, cette face interne de la protection 7 est recourbée dans sa partie supérieure 15, en présentant sa concavité vers les éléments de voilure la et lb, ce qui est obtenu en réalisant la coque 9 de la protection 7 de sorte que la partie supérieure de la coque 9 se prolonge, le long du grand côté 7a de cette protection 7, par un bec dirigé vers la partie de structure 3 délimitant le bord supérieur des ouïes 8. Ainsi, le flux d'air de soufflage des éléments de voilure la et lb est plus efficacement dévié vers le bas, sensiblement parallèlement à l'orientation du flux d'air d'entrée dans la soufflante radiale 2A' de la figure 2a ou la soufflante axiale 2B de la figure 2b.

Cet effet de canalisation du flux d'air de soufflage entre les ouïes 8 latérales et les protections latérales 7 est encore accru dans la réalisation de la figure 2d, dans laquelle la voilure longitudinale est constituée par un ensemble de quatre éléments de voilure profilés le, ld, le et lf, qui sont également décalés et espacés les uns par rapport aux autres selon les axes de lacet Z et de tangage Y, et également à profils aérodynamiques parallèles et semblables, et de préférence de type hyper-sustentateur.

Mais, dans le cas d'une voilure longitudinale à un seul élément profilé 1 comme dans celui de voilures multi-profils des figures 2c et 2d, le ou les éléments de voilure est ou sont solidarisé (s) , au niveau de leurs extrémités longitudinales, les uns aux autres ainsi qu'à ladite structure porteuse 3 par les bras de liaison montés dans les petits côtés transversaux 7b desdites protections latérales 7.

En outre, sur la figure 2d, le bec à face interne concave 15 de l'extrémité supérieure de la coque 9 de la protection 7 est relié à la partie de structure 3 délimitant le bord supérieur des ouïes longitudinales 8 par un capot 16 qui ferme totalement l'espace, à ce niveau, entre structure 3 et protection 7. Le flux d'air à la sortie des ouïes 8 est ainsi complètement canalisé, raison pour laquelle les éléments de voilure peuvent être nombreux, et de préférence en nombre supérieur ou égal à 4. Bien entendu, le capot 16 recouvre avec espacement celui des éléments de voilure le qui est le plus décalé vers le haut selon l'axe de lacet Z. Le flux de soufflage des éléments de voilure le à lf est ainsi canalisé dans un conduit s'ouvrant vers le bas, du fait de la présence du capot 16 et du bec de la partie supérieure de la coque 9 qui est profilé avec une courbure dont la concavité est tournée dans le même sens que celle des éléments de voilure associés le à lf. Dans la variante de réalisation du dispositif venant d'être décrit en référence à la figure 2d, et tel que représenté partiellement sur les figures 3a et 3b, on retrouve une voilure latérale 1 multi-profils, avec de 4 à 12 éléments de voilure et dans cet exemple à sept éléments de voilure tels que lg à profils aérodynamiques sensiblement semblables et parallèles, décalés et espacés les uns des autres selon les axes de lacet Z et de tangage Y dans le coude du conduit de canalisation du flux d'air de soufflage des éléments de voilure lg, ce conduit étant délimité, vers le bas, par une extrémité recourbée vers le bas 17 de la partie de structure 3 constituant le bord inférieur des ouïes de soufflage (non représentées) correspondantes, d'une part, et, d'autre part, vers le haut et latéralement vers l'extérieur, par le capot 16 de fermeture en partie supérieure de l'espace entre les ouïes de soufflage et la protection latérale 7, à laquelle le capot 16 se raccorde d'une seule pièce, de sorte que la face inférieure du capot 16 se prolonge par le bord supérieur concave 15 de la face interne de la protection 7. Cette protection 7 présente, dans cette variante de réalisation, un profil aérodynamique qui n'est pas biconvexe mais à surface d'extrados convexe vers le haut et vers l'extérieur, et à surface d'intrados concave vers le bas et vers l'extérieur. Un volet 18 est monté pivotant, autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de roulis X sur l'extrémité inférieure de la protection 7, et occupe, en configuration de décollage ou d'atterrissage vertical ou court, une position telle que représentée sur la figure 3a, dans laquelle le volet 18 prolonge la face interne de la protection 7, dans une direction sensiblement parallèle à l'axe de lacet Z, pour canaliser vers le bas le flux d'air de soufflage sortant sensiblement radialement et à l'horizontal des ouïes de soufflage correspondantes. En vol de croisière de l'aéronef, ce volet 18 est rabattu vers la structure 3 jusqu'à venir en appui contre l'extrémité inférieure du bord latéral recourbé 17 de la structure 3, dans la position de la figure 3b, dans laquelle ce volet 18 ferme le conduit de canalisation, aucun flux de soufflage n'étant alors envoyé sur les éléments de voilure lg, puisque la sustentation est assurée par au moins une autre voilure, comme décrit, à titre d'exemple, ci-dessous en référence à la figure 4.

Ainsi, le rabat du volet 18 de chaque protection 7 permet d'améliorer les caractéristiques aérodynamiques du dispositif, et donc de l'aérodyne, en vol de croisière.

La figure 4 représente schématiquement, en coupe longitudinale par le plan défini par les axes de roulis X et lacet Z, un autre exemple d'aérodyne conforme à l'invention et équipé de deux soufflantes radiales 2A' et 2B' centrées sur l'axe de roulis X et décalées l'une derrière l'autre selon cet axe, chacune aspirant un flux d'air par une ouverture d'alimentation 2a' ou 2b' respectivement ménagée dans la surface supérieure de la structure 3. En plus des deux voilures longitudinales, non visibles sur cette figure 4, cet aérodyne comprend deux voilures transversales, dont une voilure sustentatrice avant 19 et une voilure arrière 20. La voilure avant 19 est agencée en aile haute, à une hauteur H au-dessus de la surface supérieure de la structure 3, et donc de l'entrée 2a' de la soufflante centrifuge avant 2A', telle que H > n x D/4 où n représente le nombre de soufflantes (dans cet exemple n=2) et D est le diamètre des soufflantes, lesquelles sont de mêmes dimensions, et cela afin de limiter l'interférence entre l'aile avant 19 et l'aspiration des soufflantes 2A' et 2B' dans la phase de transition entre le vol de croisière et le vol vertical, à l'atterrissage ou au décollage.

De manière bien connue, mais non représentée sur la figure 4, cette aile haute 19 comporte un plan fixe sensiblement horizontal, et équipé, du côté de son bord de fuite, de surfaces de commande mobiles tels que des volets, ailerons ou élevons, l'aile haute 19 pouvant également être équipée, au niveau de son bord d'attaque de becs de bord d'attaque.

Cette aile haute 19 est supportée, au-dessus de la structure 3, par deux plans fixes 21, formant des stabilisateurs, pouvant être verticaux ou s'écartant l'un par rapport à l'autre en dièdre ouvert vers le haut, et implantés chacun sur l'un respectivement des deux côtés latéraux de la structure 3, de part et d'autre des soufflantes 2A' et 2B'.

La voilure transversale arrière 20 est implantée au-dessus de la structure 3, en arrière des deux soufflantes précitées, et elle comprend, en arrière également des protections latérales 7, un plan fixe 22 sensiblement horizontal, monté sur au moins une dérive 23 sensiblement verticale supportée sur l'arrière de la structure porteuse 3, formant stabilisateur, et munie d'une partie arrière orientable formant une gouverne de direction 24, ledit plan fixe 22 supportant au moins une partie orientable formant gouverne de profondeur 25, et étant lui-même réglable autour d'un axe parallèle à l'axe de tangage pour régler l'assiette de l'aérodyne.

Cette disposition de la voilure transversale arrière 20 permet de supprimer, ou tout au moins réduire les interférences entre cette voilure transversale arrière 20 et l'aspiration des soufflantes précitées, en phase de transition entre le vol vertical et le vol de croisière.

Pour assurer la propulsion de l'aérodyne en vol de croisière, une hélice propulsive 26 est montée à l'arrière de la cellule ou nacelle 31 supportée sous la structure 3, et à l'avant de laquelle se trouve le poste de pilotage 32. L'hélice arrière 26 est entraînée par un arbre moteur 27 s'étendant essentiellement dans la nacelle 31 jusqu'à un embrayage progressif 28 sur l'arbre de sortie 30 d'un moteur 29 logé dans la cellule 31 et alimenté en carburant à partir d'un réservoir de carburant (non représenté) également logé dans cette cellule 31. Du côté avant du moteur 29, l'arbre de sortie 30 du moteur est relié, par une transmission moteur 33 à un arbre principal 34 pour l'entraînement des rotors multi-pales carénés 11 des deux soufflantes centrifuges 2A' et 2B' par l'intermédiaire de deux boîtes de renvoi d'angle 35, de sorte qu'en vol vertical, l'embrayage 28 est débrayé, l'hélice arrière 26 non entraîné, et seules les deux soufflantes 2A' et 2B' sont entraînées à pleine puissance du moteur 29 pour assurer la sustentation par le soufflage des voilures longitudinales, l'embrayage 28 étant ensuite embrayé progressivement pour entraîner l'hélice arrière 26 et déplacer l'aérodyne en vol de transition entre le vol vertical et le vol de croisière, au cours duquel seule l'hélice arrière 26 est entraînée par l'intermédiaire de l'embrayage 28 alors que les deux soufflantes ne le sont plus qu'à une puissance réduite, voire même éventuellement arrêtée, si une sustentation suffisante est assurée par les voilures transversales 19 et 20. L'aérodyne ainsi réalisé présente un excellent équilibre, puisque son centre de gravité, situé dans la nacelle 31, est en dessous et entre les centres de poussée des deux voilures longitudinales, en vol vertical, tandis qu'en vol de croisière, ce centre de gravité dans la nacelle 31 se trouve toujours en dessous et entre les deux centres de poussée sur les voilures transversales sustentatrices avant 19 et arrière 20, dans une position qui reste favorable pour la stabilité de 1'aérodyne.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de sustentation et propulsion, pour un aérodyne à décollage et atterrissage vertical ou court, par l'effet de portance obtenu par soufflage d'un flux d'air produit par un générateur de flux d'air (2A, 2B) sur des voilures (1) sustentatrices reliées à une structure porteuse (3), le dispositif comprenant deux voilures longitudinales (1), sensiblement rectilignes, disposées de part et d'autre de la structure porteuse (3) et s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de roulis (X) du dispositif, les deux voilures longitudinales (1) étant symétriques l'une de l'autre par rapport au plan défini par les axes de roulis (X) et de lacet (Z), le dispositif comprenant de plus des protections (7) latérales desdites voilures longitudinales (1), lesdites protections (7) s'étendant au moins à l'extérieur des deux voilures longitudinales (1) par rapport à ladite structure porteuse (3), caractérisé en ce que l'espace délimité entre chaque protection latérale (7) et ladite structure porteuse (3) est fermé par un capot (16) s'étendant entre les bords supérieurs de ladite protection (7) et d'au moins la partie aménagée en ouïes (8) de soufflage du côté correspondant de la dite structure porteuse (3), de sorte à recouvrir avec espacement la voilure longitudinale (1) correspondante et à canaliser le flux de soufflage de ladite voilure longitudinale (1) dans un conduit s'ouvrant vers le bas, par coopération avec la face interne de ladite protection (7), dont au moins la partie supérieure (15) est profilée avec: une courbure dont la concavité est tournée vers le bas et vers la structure porteuse (3), dans le même sens que le profilé aérodynamique de ladite voilure longitudinale (1).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque protection (7) comprend au moins un volet (18) pivotant autour d'un axe longitudinal, de préférence sensiblement parallèle à l'axe de roulis (X), sur le bord inférieur de ladite protection (7), et apte à pouvoir être rabattu, en vol de croisière, vers ladite structure porteuse (3) et appliqué par son extrémité libre contre ladite structure porteuse (3), de sorte à fermer ledit conduit pour améliorer l'aérodynamique du dispositif en vol de croisière.
3. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque protection (7) est réalisée sous la forme d'une coque (9) rigide en matériaux composites à fibres à haute résistance mécanique agglomérées par une résine de rigidification, renfermant un remplissage (10) en matériau alvéolé, telle qu'une mousse synthétique.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque protection (7) présente une section transversale par un plan passant par l'axe de lacet (Z) qui est délimitée, du côté opposé à la structure porteuse (3) et aux voilures longitudinales (1), par un bord biconvexe, ou à extrados convexe et intrados concave, profilé vers l'extérieur,
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite section transversale de chaque protection (7) par ledit plan passant par l'axe de lacet (Z) est délimitée, du côté tourné vers la structure porteuse (3) et les voilures longitudinales (1), par un bord au moins partiellement et sensiblement droit et parallèle à l'axe de lacet (Z) ou faiblement incliné sur l'axe de lacet (Z) de façon à créer une aspiration convergente du haut vers le bas.
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à5, caractérisé en ce que chaque voilure longitudinale (1) est protégée par l'une respectivement de deux protections (7) sensiblement symétriques l'une de l'autre par rapport au plan défini par les axes de roulis (X) et .lacet (Z) du dispositif et dont chacune comprend un grand côté longitudinal (7a) sensiblement rectiligne et parallèle à la voilure longitudinale (1) correspondante, à l'extérieur de cette dernière, et relié à ladite structure porteuse (3) par deux petits côtés transversaux (7b), dont chacun passe au-delà de l'une respectivement des deux extrémités longitudinales de la dite voilure longitudinale (1) correspondante.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacune des deux voilures longitudinales (1) est disposée dans l'un respectivement de deux cadres sensiblement rectangulaires, délimités chacun par l'une respectivement des deux protections latérales (7) dont le grand côté (7a) est sensiblement perpendiculaire à ses deux petits côtés (7b), de sorte que le cadre sensiblement rectangulaire correspondant est fermé par un autre grand côté formé par une partie du côté correspondant, de ladite structure porteuse (3) qui présente des ouïes (8) de soufflage de la voilure longitudinale correspondante (1).
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que chaque voilure longitudinale (1) est raccordée à ladite structure porteuse (3) par au moins les deux petits côtés transversaux (7b) de la protection (7) correspondante.
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque voilure longitudinale (1) comprend au moins deux éléments de voilure profilés (la, lb), décalés et espacés les uns des autres selon l'axe de lacet (Z) et selon l'axe de tangage (Y), et à profils aérodynamiques sensiblement semblables et parallèles, et de préférence de type hyper-sustentateurs, lesdits éléments de voilure (la, lb) étant solidarisés les uns aux autres au niveau de leurs extrémités longitudinales et à ladite structure porteuse (3) par les petits côtés transversaux (7b) de la protection (7) correspondante.
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le générateur de flux d'air comprend au moins une soufflante (2A, 2B ; 2A', 2B') montée dans la structure porteuse (3) et centrée sur l'axe de roulis (X), et de préférence un nombre pair de soufflantes (2A, 2B ; 2A', 2B') espacées le long dudit axe de roulis (X), dont au moins une soufflante radiale (2A' ) , d'axe sensiblement parallèle à l'axe de lacet (Z), ou axiale(2B), d'axe incliné d'un angle inférieur à 30° sur l'axe de lacet (Z), chaque soufflante aspirant de l'air par une ouverture (2a, 2b ; 2a', 2b') d'alimentation ménagée dans la face supérieure de ladite structure (3), le dispositif comprenant de plus au moins une voilure transversale avant (6 ; 19) et/ou arrière (5 ; 20), et dont l'une au moins est équipée d'au moins un plan orientable (6a ; 24, 25) formant gouverne.
11. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une voilure transversale arrière (5 ; 20) comprend, en arrière des voilures longitudinales (1) et desdites protections (7), un plan fixe horizontal (22), monté sur au moins une dérive verticale (4 ; 23) supportée sur l'arrière de ladite structure porteuse (3), et munie d'une partie orientable formant gouverne de direction (24), ledit plan fixe horizontal (22) supportant au moins une partie orientable formant gouverne de profondeur' (25).
12. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'une voilure transversale avant (6) est agencée en voilure de type « canard » avec l'un respectivement de deux éléments de voilure (6a) symétriques par rapport au plan des axes de roulis (X) et lacet. (Z) en saillie sur chacun des deux côtés de la structure porteuse (3) en avant des voilures longitudinales (1) et desdites protections (7).
13. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 10 et 11, caractérisé en ce qu'une voilure transversale avant (19) est agencée en aile sustentatrice fixée au-dessus de ladite structure porteuse (3), à une hauteur suffisante pour limiter l'interférence entre ladite aile sustentatrice (19) et l'aspiration de la ou des soufflantes (2Ά', 2B') en phase de transition entre vol vertical et vol de croisière de l'aérodyne.
14. 14. Dispositif selon lune quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend de plus au moins une hélice propulsive (26), à l'avant, ou l'arrière de ladite structure porteuse (3), et entraînée à partir d'au moins un moteur (29) d'entraînement d'une ou des soufflantes (2AP, 2B'), par l'intermédiaire d'un embrayage progressif (28), débrayé en vol vertical.
15. 15. Aérodyne à décollage et atterrissage vertical ou court, comprenant une structure porteuse (3) supportant un dispositif de sustentation et propulsion, caractérisé en ce que ledit dispositif est selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, et supporté en partie haute de ladite structure porteuse (3), laquelle est aménagée, en partie basse, en nacelle (31) logeant notamment une motorisation (30) et disposée entre les deux voilures sustentatrice longitudinale (1) dudit dispositif.