Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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L'invention concerne des perfectionnements aux héli-
coptères à rotors coaxiaux, et notamment de type convertible,
comprenant au moins deux rotors contrarotatifs disposés le long
d'un même axe et pourvus chacun de pales pour la sustentation
et la propulsion et un fuselage presentant un axe commun à l'axe
des rotors et basculant conjointement avec ceux-ci entre
des positions substantiellement verticales et horizontales.
Selon l'invention, ces perfectionnements sont carac-
t8risés en ce que chaque rotor est constitué par un moyeu por-
tant des pales disposées radialement et mobiles en incidence
et en ce que l'hélicoptère comprend en outre un arbre coaxial
a l'axe du fuselage disposé à l'intérieur de ce fuselage et
formant un element de structure de celui-ci, et desmoyens sur
l'arbre pour supporter à rotation des moyeux des rotors ecartes
axialement, les rotors etant les seuls moyens assurant la
sustentation, la propulsion et la manoeuvre.
Suivant une caractéristique préférentielle de l'in-
vention, l'hélicoptère comporte des moyens de commande de vol et
de transmission de la propulsion disposés à l'extérieur de l'arbre.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de
l'invention, l'incidence des pales est commandée par deux pla-
teaux cycliques disposés entre les rotors et reliés a chacun
des rotors.
Suivant une autre caracteristique preferentielle de
l'invention, les deux plateaux cycliques sont montes à rotation
l'un à l'exterieur de l'autre, le plateau interieur etant dispose
sur une rotule coaxiale à l'arbre et mobile axialement.
Suivant une autre caracteristique preferentielle de
l'invention, les rotors contrarotatifs sont entra;nes par l'in-
termediaire d'un differentiel muni d'un variateur de vitesse cons-
tituant la gouverne de rotationpour le fuselage.
L'invention est representee, à titre d'exemple non
limitatif, sur les dessins ci-joints, dans lesquels:
la figure 1 est une vue laterale schematique d'un
A -1-
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hélicoptère conforme à l'invention en position d'atterrissage
ou de décollage;
la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1;
la figure 3 est une vue partiellement coupée et
partiellement arrachée du mécanisme assurant la variation du
pas cyclique et général;
la figure 4 représenteles moyens assurant la rota-
tion des rotors et la commande de rotation du fuselage par
variateur;
la figure 5 est une vue schématique de dessous de
la figure 4.
L'hélicoptère conforme à l'invention se compose d'un
fuselage, dont l'axe général est représenté en 1 et qui compor-
te deux rotors 2 et 3, montés à rotation sur des moyeux montés
sur un arbre 4 et entra;nés en rotation à partir d'au moins
un moteur 5.
Cet hélicoptère comporte un habitacle 6, disposé
sensiblement dans l'axe du fuselage et au dessus des rotors,
tandis que la partie arri~re peut être munie d'un ou de deux
empennages fixes 7, servant de support de béquilles, et de deux
jambes 8 de train avant repliables vers l'arrière.
~ a pointe arrière 9 de l'hélicoptère, qui termine
le fuselage, peut être, soit souple comme représenté sur la
figure 1, soit escamotable, ou encore être reliée aux jambes
- 7 et 8 du train.
Dans cet hélicoptere, les passagers sont assis sur
une banquette 10 inclinable autour de l'axe 40, tandis que
le pilote peut être assis, de préférence, sur un siège anato-
mique 11 pourvu de dossier à harnais 11 et pommeau amovible
111, de genouillères, d'appui-coudes, etc..., lui permettant
de faire corps avec son appareil en lui laissant la liberté
des bras et des pieds. La porte 12 de la cabine est munie
d'une échelle 13 pouvant s'escamoter ou se replier et permet-
tant un acces commode. ~
A
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.
Les rotors conformes a l~invention comprennentdes machons 14, munis de bras rigides sensiblement cylindriques
15, qui se prolongent jusqu'à l'extrémité des pales, en faisant
office de longerons à section circulaire. Ces bras sont
démontables des manchons par une liaison à griffes, à vis ou
à ba~onnette. La pale proprement dite est constituée simplement
d'un revêtement 17 qui ne transmet que de la torsion, et de
nervures 18 tourillonnant sur les bras par l'intermédiaire de
paliers secs 19.
.
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Cette disposition~permise par la grande
épaisseur des pales~ a llavantage d'assurer une grande rigi-
dité à la liaison de la pale au moyeu et dléviter la présence
de roulements~ d'articulations d9incidence, tout en allégeant
la partie mobile en incidence et en diminuant d'autant les
efforts centrifuges et les efforts d'inertie encaissés par
la butée de pale 20 et par la commande d'incidence.
Cette commande dlincidence est plus parti-
culièrement représentée sur la figure 39 dans laquelle on
remarque les deux plateaux cycliq~es Zl et 229 disposés l'un
; sur l'autre par l'intermédi~ire d'un roulement 23. Le plateau
cyclique inférieur 22 est entraîné par son rotor au moyen
d'un compas ou d'un toc, tel que 249 tandis qu'il est relié
au revêtement 17 des bras lS de ce rotor par l'intermédiaire
d'une tringlerie 221.
De meme, le plateau cyclique supérieur 21
est entralné en rotation par le rotor supérieur, par des
: mécanismes qui seront expliqués ci après, tandis que ce
plateau cyclique est relié au revêtement 17 du rotor supérieur
par la tringlerie 211.
Ces plateaux sont commandés en inclinaison
par le manche 259 par l'intermédiaire d'une cloche 26. Le
plateau supérieur 21, disposé à l'intérieur du plateau infé-
rieur 22, est placé sur une rotule 27, comprenant par exemple
des couches lamifiées en métal et en élastomère disposées
entre la rotule proprement dite 27 et le plateau intérieur 21.
Cette rotule 27 est elle-meme liée à des écrous 28 placés
sur des tiges filetées 299 de manière qu'il soit possible de
déplacer axialement la rotule 27, et donc les plateaux
30 cycliques 21 et 229 en tournant, dans un sens ou dans l'autre~
les tiges filetées 29.
Cette rot~tion des tiges filetées 29 est
d'abord synchronisée par deux petites couronnes 30 et 31)qui
- tournent librement et sont entraînées entre les bras du rotor
supérieur par des pignons 32. Le déplacement axial de la
rotule 27 est alors obtenu à partir de la pédale 34 de la
commande du pas collectif, qui agit sur un frein 33 par
. l'intermédiaire dlune tringlerie 3319 agissant sélectivement
; sur l'une ou l'autre des couronnes 30 et 31, afin de les
~40 freiner et de faire tourner en conséquence les tiges filetées 29,
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dans un sens ou darls l'autre suivant la couronne qui est
freinée.
Cette dispositiong qui bloque les efforts
du pas collec~if sur les rotors eux~mêmes7 décharge tout
le reste de la cinématique de commande cyclique9 notamment
le roulement 389 ce qui9 joint à la légèreté des revetements
de pale et à la faible valeur de la variation cylique
nécessaire au pilotage des rotors rigides, fournit une
commande l~gère et très douce.
Cette légèreté permet dlutiliser une
simple girouette aerodynamique 359 montée en parall~le ou
en série dans la commande de profondeur (manche 25))pour
sta~iliser les phases de vol où le rotor rigide est habituel~
lement instable. On sait, en effet, qu~aussi rigide que soit
le montage des bras sur les moyeux~ la so~plesse résiduelle
provoque une instabilité statique en assiette de l'appareil~
notamment lors du vol en hélicoptère à grande vitesse
(rapport National Technical Inormation Service. U.S. Dept. of
Commerce N A D 734 338). Par contre9 ce montage rigide fait
b~néficier l'appareil d?un couple dlamortissement en vitesse
angulaire d'assiett~ particulièrement énergique et favorable.
L~adjonction de la girouette 35, agissant
suivant un ou deux axes) permet de conserver cet amOrtiS-
sement en éliminant l~instabilité longitudinale et/ou latérale.
Dans la description du montage en parallèle présenté suivant
la figure 3, la girouette 35 tend à s'orienter parallèlement
à la direction du vent relatif, de sorte qu'un changement
d'assiette de llappareil~ par exemple lors d'un cabrage,
provoque un effort sur la girouette 35 qui agit sur la
commande dans le sens du piqué. Le guidon 39 du pilote est
relié au manche 25 par une partie souple 36, qui permet à la
girouette une action indépendante du pilote. Le réglage de la
longueur de la bielle 37 peut faire office de trim (annulation,
sur le manche de gouverne, des forces de réaction provenant
des pales). Ce montage en parallèle additionne ainsi
les efforts du pilote et de la girouette. Cependant 9 un
montage en série qui additionne les déplacements est également
possible.
Sur les figures 4 et 5, on a représenté
l'entraînement différentiel des rotors à partir des moteurs,
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tels que 5, et le variateur de vitesse qui sert de gouverne
de rotation du fuselage.
L'organe moteur 41, entrainant en rotation les
moyeux 21 et 31 des rotors 2 et 3, entraîne d'abord, par
l'intermédiaire d'un dispositif d'embrayage et d'une roue
libre 42, un petit réducteur épicycloidal a pignons droits, et
provoque la rotation en sens inverse, d'une part, du porte-
satellite 53 et, d'autre part, de la couronne 44, ces deux
parties étant reliées chacune respectivement aux moyeux 31 et
21 des rotors, par l'intermédiaire, soit des chaînes 48 et de
pignons 45, 47, soit d'engrenagessimples.
En choisissant convenablement les rapports de
réduction entre ces divers eléments (il suffit que le rapport
relatif des démultiplications des deux chaînes soit inverse des
rapports de démultiplication de la couronne 44 et du porte-
satellite 53), on obtient l'égalité des couples transmis a
chacun des rototrs. Cette transmission différentielle réalise
une liaison proportionnelle entre le régime du moteur et la
différence algébrique des régimes des deux rotors; la somme
algébrique reste indéterminée et chaque rotor adapte automati-
quement sa vitesse pour équilibrer le couple moteur qui lui
est ainsi appliqué et le couple résistant qui lui est opposé
par l'air, sans transmettre aucune réaction au fuselage.
La gouverne de rotation du fuselage est constituée
par un petit variateur lié au réducteur épicyclo~dal. Les
satellites 46 du réducteur épicycloidal sont munis de galets
légerement coniques 49, entraînes par les satellites à travers
un élément souple en élastomere 50. L'axe de ces galets est
légarement oblique par rapport à celui du réducteur, de telle
sorte que leur face extérieure 51 présente un diamatre constant
par rapport a l'axe du réducteur et puisse frotter sur une
couronne 52 manoeuvrée axialement par la rotation du guidon 39
du pilote, par l'intermediaire d'une liaison, par exemple a
câble, non représentée. Su vant cette position axiale, la somme
A
algébrique des régimes des rotors sera fixée à une valeur
légerement positive ou nég~tive au gré du pilote, provoquant
le mouvement du fuselage vers la gauche ou vers la droite.
La grande inertie des rotors et leur grande vitesse de rotation
comparées à la faible inertie
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et a la fa.ible vitesse de rotation d~l fuselase asSurera
à cette commande de rotation de très grandes qualités
d'efficacité, d'amortissement et de linéarité.
Per~ues pa~ le pilote~ les commandes seront
ainsi constituées :
- au~ pieds~ de la pédale de pas genéral
34 dlune commande (non figuré~ de gaz 5 eventuellement munie
d'une régulation centrifuge du régime des rotors,
- aux mains 9 d~un yui~on 39 susceptible
de se déplacer :
. en poussant-tirant pour la profondeur,
. en inclinant à gauche et à droite pour
l'inclinaison9
. en ~ournant à gauche et a droite pour
la rotation.
D~ns le cas present où le fuselage bascule
avec llappareil~ ces commandes correspondent dans tous
les cas de vol à des actions semblables vues et senties par
le pilote, ce qui évite les com~inaisons compliquées des
2~ appareils convertibles, les notions mêmes de fonctionnement
et de direction sonc remplacées automatiquement par celles
d'inclinaison et de rotation.
Bien entendu9 l~in~ention n'est pas limitée
à l'exemple de réalisation ci-des5us d~crit et représenté, à
partir duquel on pourra prévoir d~autres modes et d'autres
ormes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de
l'invention.
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