WO1998012106A1 - Aeronef a decollage et atterrissage vertical - Google Patents

Aeronef a decollage et atterrissage vertical Download PDF

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WO1998012106A1
WO1998012106A1 PCT/FR1997/001655 FR9701655W WO9812106A1 WO 1998012106 A1 WO1998012106 A1 WO 1998012106A1 FR 9701655 W FR9701655 W FR 9701655W WO 9812106 A1 WO9812106 A1 WO 9812106A1
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cabin
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floor
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André Chaneac
Jean Chaneac
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S.C.I. Chaneac Et Fils
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/02Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded

Definitions

  • the vertical takeoff and landing aircraft comprises in association two blade propellers, two cabins, one of which is pivoting inside the envelope of the aircraft, two wings, rear fins , electric flight controls and a gyroscope.
  • the vertical takeoff and landing aircraft comprises a pivoting cabin either by rotation of the floor around two axes integral with the frame, or by sliding of the floor on the uprights surrounding the cabin, or by rolling of the floor in the two guide tracks located on each side of the aircraft.
  • an internal staircase extended by a space located along the pilot cabin allows pilots to reach their cabin through the interior of the aircraft.
  • the rear fins form the beams carrying the suspension feet and the steering flaps controlling the three steering axes, pitch, roll, yaw enabling the aircraft to be steered.
  • FIG. 1 is a view in central section of the aircraft in a vertical position comprising four feet
  • FIG. 2 is a perspective view of the aircraft with four feet of suspension
  • Figure 3 is a perspective view of the aircraft with three feet of suspension.
  • FIG. 1 represents the aircraft resting on the ground on its four feet in the starting position.
  • gyroscope (27) providing the verticality indications of the aircraft either to the pilot or to the electrical flight control system making it possible to steer the aircraft.
  • the two cabins (2 and 3) one (2) placed at the front at the level of the engines (14 and 15) housing the pilots, the other (3) placed in the center of the aircraft housing the passengers and pivoting inside either a sphere, a cylinder (83), or any volume, as desired by the driver, to produce the floor (50) of this cabin (3) which may be either rounded or rectangular; in the latter case, the front surface is slightly enlarged compared to a sphere but the surface of the floor is larger.
  • the aircraft rests on the ground by four feet of suspension
  • Each leg corresponds to a flap (77, 78, 79, 80) which will allow you to control the three axes:
  • Wings 8 and 9 support the aircraft in horizontal flight. They can be either fixed or rotatable around their center of thrust.
  • the cabin (3) can pivot either around the axes (52, 53) integral with the frame, or by sliding ent of the floor (50) on the uprights (48 and 49) surrounding the cabin (3), or by rolling the floor (50) in a lateral guide path (64 and 65) on each side.
  • the pilot starts the engines (14 and 15) by canceling the pitch of the propellers (12 and 13). It accelerates the motors (14 and 15) to the speed of rotation planned for takeoff and controls the increase in the pitch of the propellers (12 and 13) until takeoff.
  • the gyroscope (27) provides the pilot with assistance in maintaining the verticality of the aircraft.
  • the pilot may either reduce the propeller pitch (12 and 13) or the engine speed (14 and 15) after placing the vertical convertible.
  • Figure 2 is a perspective view of the aircraft with its four suspension feet.
  • Each leg corresponds to a flap (77, 78, 79, 80) pivoting around its axis (81 and 82) and controlled by jacks (74 and 75), these flaps (77, 78, 79, 80) used to direct the convertible by mastering the three pivot axes of the aircraft, and being controlled either by the pilot or by an electrical flight control system.
  • the reinforcement (99) which supports the suspension foot (70) which has not been drawn on the other feet for better visibility.
  • Figure 3 is a perspective view of the aircraft having three feet of suspension.
  • the aircraft has only three suspension feet (69, 70, 71) and three steering flaps (77, 78, 79) allowing control of the three steering axes:
  • suspension foot (70) and its steering flap (78) must be vertical when the aircraft is horizontal.
  • propellers (12 and 13) of the aircraft can be either counter-rotating if the motor shafts are centered on the same axis (case of FIG. 1), or simple and separate driven by two symmetrical motors (case of Figure 2).
  • suspension feet may include a seat that deploys for landing by increasing the contact surface of the aircraft with the ground, by means of jacks without thereby leaving the part of the invention.
  • the aircraft may not have a pilot but an automatic system, which would allow the realization of a drone without departing from the scope of one invention.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

Aéronef à décollage et atterrissage vertical possédant une cabine (3) de passagers demeurant horizontale quel que soit l'angle d'inclinaison de l'appareil, caractérisé en ce que les pieds de suspension (69, 70, 71 et 72) en contact avec le sol sont supportés chacun par une poutre portant un volet de direction (77, 78, 79 et 80) pivotant autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de l'aéronef et situé dans le prolongement vertical de la poutre, l'aéronef étant vertical.

Description

AERONEF A DECOLLAGE ET ATTERRISSAGE VERTICAL
Dans cette demande de brevet en PCT nous avons groupé les demandes françaises de brevets : 96.11628 du 19.09.96 97.01025 du 27.01.97 97.06211 du 15.05.97
Le but de ce brevet est la réalisation d'un aéronef à décollage et atterrissage vertical, comportant une cabine pivotante à l'intérieur du fuselage de l'appareil, c'est une caractéristique qui est commune aux trois brevets, et qui en fait l'unité.
Suivant une caractéristique de l'invention, l'aéronef à décollage et atterrissage vertical comporte en association deux hélices pales, deux cabines dont l'une est pivotante à l'intérieur de l'enveloppe de l'aéronef, deux ailes, des dérives arrières, des commandes de vol électriques et un gyroscope .
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'aéronef à décollage et atterrissage vertical comporte une cabine pivotante soit par rotation du plancher autour de deux axes solidaires de l'armature, soit par coulissement du plancher sur les montants entourant la cabine, soit par roulement du plancher dans les deux chemins de guidage situés de chaque côté de l'aéronef.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, un escalier intérieur prolongé par un espace situé le long de la cabine des pilotes permet aux pilotes de gagner leur cabine par l'intérieur de l'aéronef.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les dérives arrières forment les poutres portant les pieds de suspension et les volets de direction contrôlant les trois axes de direction, tangage, roulis, lacet permettant de diriger l'aéronef .
Suivant une autre caractéristique de l'invention, des commandes de vol électriques permettent de diriger l'aéronef, associées à des gyroscopes, elles assurent le contrôle du décollage et de l'atterrissage pour conserver la verticalité de l'aéronef. L'invention et ses avantages seront mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif pour lesquels : . la figure 1 est une vue en coupe centrale de l'aéronef en position verticale comportant quatre pieds, . la figure 2 est une vue en perspective de l'aéronef avec quatre pieds de suspension, . la figure 3 est une vue en perspective de l'aéronef avec trois pieds de suspension.
La figure 1 représente l'aéronef reposant sur le sol sur ses quatre pieds en position de départ.
Nous retrouvons les éléments décrits :
- les moteurs (14 et 15) entraînant deux hélices (12 et 13) contra-rotatives équipées de leur variation de pas (56 et 57),
- un gyroscope (27) fournissant les indications de verticalité de l'aéronef soit au pilote soit au système de commandes électriques de vol permettant de diriger l'aéronef.
- les deux cabines (2 et 3), l'une (2) placée à l'avant au niveau des moteurs (14 et 15) abritant les pilotes, l'autre (3) placée au centre de l'appareil abritant les passagers et pivotant à l'intérieur soit d'une sphère, soit d'un cylindre (83), soit d'un volume quelconque, suivant le désir du conducteur, pour réaliser le plancher (50) de cette cabine (3) qui pourra être soit arrondi, soit rectangulaire; dans ce dernier cas, la surface frontale est un peu agrandie par rapport à une sphère mais la surface du plancher est plus grande.
L'aéronef repose sur le sol par quatre pieds de suspension
(69, 70, 71, 72) en s ' appuyant sur la base (55) et sur une autre base (551) en forme de croix grâce à des renforts
(67, 68).
A chaque pied correspond un volet (77, 78, 79, 80) qui va permettre de contrôler les trois axes :
. l'axe de tangage en agissant sur les volets (77 et 78) marchant ensemble, . l'axe de lacet en agissant sur les volets (79 et 80) marchant ensemble, . l'axe de roulis en agissant sur les volets (77, 78, 79,
80) soit d'un côté, soit de l'autre suivant le sens de rotation désiré.
Les volets (77, 78, 79, 80) commandés par des vérins (74 et 75) placés dans la queue (76) de l'aéronef pivotant autour de leur axe (81 et 82). On remarque l'escalier (97) intérieur et extérieur partant du plancher (50) de la cabine (3) et s 'élevant jusqu'à la limite du volume de rotation de cette cabine (3), et son prolongement par un autre espace (98) en bordure de la cabine (2), ce qui permet aux pilotes, pour les appareils de grande capacité, d'accéder à leur cabine (2) par l'intérieur de l'aéronef, bien que celle-ci (2) soit verticale.
Les ailes 8 et 9 soutiennent l'aéronef en vol horizontal. Elles peuvent être soit fixes soit rotatives autour de leur centre de poussée.
La cabine (3) peut pivoter soit autour des axes (52, 53) solidaires de l'armature, soit par coulisse ent du plancher (50) sur les montants (48 et 49) entourant la cabine (3), soit par roulement du plancher (50) dans un chemin latéral de guidage (64 et 65) de chaque côté.
Le fonctionnement est le suivant :
Le pilote met en route les moteurs (14 et 15) en annulant le pas des hélices (12 et 13). Il accélère les moteurs (14 et 15) jusqu'à la vitesse de rotation prévue pour le décollage et commande l'augmentation du pas des hélices (12 et 13) jusqu'au décollage. Le gyroscope (27) fournit au pilote une assistance pour conserver la verticalité de l'aéronef.
Pour atterrir le pilote pourra, soit réduire les pas des hélices (12 et 13) soit la vitesse des moteurs (14 et 15) après avoir placé le convertible vertical.
La figure 2 est une vue en perspective de l'aéronef avec ses quatre pieds de suspension.
Nous retrouvons les principaux éléments :
- chaque moteur (14 et 15) fixé entre les ailes (8 et 9), entraînant les hélices (12 et 13) dont les axes sont symétriques par rapport à l'axe (33) de l'aéronef.
- la cabine (2) des pilotes pouvant être confondue avec la cabine (3) des passagers pour les petits convertibles,
- la croix de direction formant supports des pieds d'atterrissage (69, 70, 71, 72).
A chaque pied correspond un volet (77, 78, 79, 80) pivotant autour de son axe (81 et 82) et commandé par des vérins (74 et 75), ces volets (77, 78, 79, 80) servant à diriger le convertible en maîtrisant les trois axes de pivotement de l'aéronef, et étant commandés soit par le pilote, soit par un système de commandes électriques de vol . On remarque le renfort (99) qui soutient le pied de suspension (70) qui n'a pas été dessiné sur les autres pieds pour une meilleure visibilité.
Dans cette figure 2, on n'a représenté que deux ailes (8 et 9) portant chacune un moteur (14 et 15). On pourrait également disposer de quatre ailes avec les moteurs entre les ailes sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
La figure 3 est vue en perspective de l'aéronef comportant trois pieds de suspension.
L'aéronef ne comporte que trois pieds de suspension (69, 70, 71) et trois volets de direction (77, 78, 79) permettant de contrôler les trois axes de direction :
- l'axe de tangage en agissant sur les volets (77 et 79),
- l'axe de lacet en agissant sur le volet (78),
- l'axe de roulis en agissant sur les volets (77, 78, et 79) soit d'un côté, soit de l'autre suivant le sens de rotation désiré.
On remarque que le pied de suspension (70) et son volet de direction (78) doit être vertical lorsque l'aéronef est horizontal.
Bien entendu les hélices (12 et 13) de l'aéronef peuvent être soit contra-rotatives si les arbres-moteurs sont centrés sur le même axe (cas de la figure 1), soit simples et séparées entraînées par deux moteurs symétriques (cas de la figure 2 ) .
On remarque que l'on pourra installer une pièce avec des toilettes au niveau de la cabine (2) des pilotes qui ne sera accessible que lorsque l'aéronef sera en position sensiblement horizontale pour les aéronefs de grande capacité .
On remarque également que les pieds de suspension (69, 70, 71 et 72) peuvent comporter une assise se déployant pour l'atterrissage en augmentant la surface de contact de l'aéronef avec le sol, grâce à des vérins sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
Bien entendu l'aéronef pourrait ne pas avoir de pilote mais un système automatique, ce qui permettrait la réalisation d'un drône sans pour cela sortir du cadre de 1 ' invention.

Claims

REVENDICATIONS
Aéronef à décollage et atterrissage vertical se comportant comme un hélicoptère au départ puis comme un avion à partir d'une certaine hauteur en basculant autour de son axe de tangage, possédant deux hélices, des ailes, une enveloppe et des dérives arrières caractérisé en ce qu'il comprend en association :
. Deux hélices-pales (12 et 13) soit contra-rotatives tournant en sens inverse montées sur le même axe moteur, se confondant sensiblement avec l'axe longitudinal (33) de l'aéronef, soit séparées entraînées chacune par un moteur dont les axes sont symétriques de l'axe de l'aéronef.
. Deux cabines (2 et 3) dont l'une (2) facultative, à l'avant est destinée aux pilotes, et l'autre (3) au centre de l'aéronef obligatoirement pivotante à l'intérieur d'un volume pouvant être sensiblement soit une sphère soit un cylindre délimitant l'enveloppe extérieure conserve son plancher horizontal quel que soit l'angle d'inclinaison de 1 ' aéronef .
. Deux ailes (8 et 9) pouvant être des ailes mobiles autour de leur axe passant par leur centre de poussée permettant la sustentation de l'aéronef en vol horizontal.
. Des dérives arrières (99) formant poutres de sustentation pour les pieds (69, 70, 71, 72) de suspension de l'aéronef dans sa position verticale, équipées de volets de direction (77, 78, 79, 80) permettant de diriger l'aéronef en agissant sur les trois axes de roulis, de tangage et de lacet .
. Des commandes de vol électrique permettant le déplacement des volets de direction.
. Des gyroscopes (27) permettant d'agir sur les commandes de vol électrique pour assurer la stabilité du vol vertical au moment du départ et de l'atterrissage de l'aéronef. Aéronef à décollage et atterrissage vertical conforme à la première revendication caractérisée en ce que la cabine pivotante (3) conserve son plancher horizontal (50) quel que soit l'angle d'inclinaison de l'aéronef, soit par rotation autour des axes (52 et 53) solidaires de l'armature de l'aéronef, soit par coulissement du plancher (50) sur les montants (48 et 49) entourant la cabine, soit par roulement du plancher (50) dans un chemin (64 et 65) de guidage latéral de chaque côté, solidaire de l'armature de l'aéronef, le plancher de la cabine s 'inscrivant dans un volume pouvant être soit une sphère soit un cylindre, ces deux volumes étant limités par les côtés latéraux de 1 'aéronef.
Aéronef à décollage et atterrissage vertical conforme aux deux premières revendications caractérisé en ce qu'un escalier (97) partant du plancher pivotant (50) et s 'élevant jusqu'à la limite du volume de rotation de cette cabine et se prolongeant par un autre espace (98) en bordure de la cabine avant, permet aux pilotes d'accéder à cette cabine par l'intérieur de l'aéronef.
Aéronef à décollage et atterrissage vertical conforme aux deux premières revendications caractérisé en ce que les pieds de suspension (69, 70, 71, 72) en contact avec le sol sont supportés chacun par une poutre et portent un volet de direction (77, 78, 79, 80) pivotant autour d'un axe (81, 82) perpendiculaire à l'axe de l'aéronef et situé dans le prolongement vertical des dérives et de la poutre, l'aéronef possédant soit quatre pieds, soit trois pieds, les volets permettant le contrôle des axes de roulis, de tangage et de lacet assurant la direction de l'aéronef.
Aéronef à décollage et atterrissage vertical conforme aux deux premières revendications caractérisé en ce que l'aéronef dispose de quatre pieds, les volets de direction sont en croix, deux branches de la croix étant parallèles au plan formé par les ailes, si l'aéronef dispose de trois pieds, les volets de direction sont placés à 120", un volet étant perpendiculaire au plan formé par les ailes.
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