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Groupe de poussée pour dispositif de propulsion et
dispositif de propulsion associé
L'invention concerne le domaine des dispositifs et/ou
systèmes de propulsion, préférentiellement mais non
limitativement, d'un passager pour que ce dernier puisse
se déplacer dans les airs avec de très grandes libertés de
mouvements. L'invention concerne notamment des
perfectionnements du ou des groupes de poussée compris au
sein de tels dispositifs et/ou systèmes de propulsion.
L'invention se veut très simple à mettre en uvre et
accessible au plus grand nombre.
Dans la suite du document, l'invention sera décrite,
préférentiellement mais non limitativement, en application
avec un dispositif de propulsion dédié à évoluer dans les
airs. L'invention ne saurait toutefois être limitée à ce
seul exemple d'application et pourrait être en lieu et
place être employée en lien avec tout type de dispositif
de propulsion.
Se déplacer aussi librement que possible dans l'espace
est une préoccupation constante pour l'Homme, voire un
rêve quasi inaccessible pour certains. De nombreuses
machines ont été élaborées, de la plus sommaire à la plus
sophistiquée, pour parvenir à assouvir cet objectif avec
plus ou moins de succès.
Plus particulièrement, récemment, un dispositif
particulièrement efficace, connu sous l'appellation
Flyboard Air a été développé. Il est décrit notamment
dans le document W02017/174944 Al et rencontre un franc
succès. Les figures 1 et 2 présentent ainsi un premier
mode de réalisation non limitatif d'un tel dispositif de
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propulsion 10, dont une partie des éléments ne sera pas
décrite dans la suite du document à des fins de
simplification.
Un tel dispositif 10 comporte un corps principal 10a
sous la forme principalement d'une plateforme 11 sur
laquelle un passager 1 peut prendre place. Selon les
dimensions de la plateforme 11 et la puissance du groupe
de poussée 12 du dispositif 10, plusieurs passagers peuvent
éventuellement prendre position simultanément sur ladite
plateforme 11. La plateforme 11 présente, à ce titre, une
ou plusieurs plages 11a agencées pour accueillir les pieds
ou chaussures du passager 1, comme l'indique plus
distinctivement notamment la figure 1.
Le corps 10a du dispositif de propulsion 10, décrit en
liaison avec les figures 1 et 2, comporte un groupe de
poussée 12 coopérant avec la plateforme 11.
Dans la suite du document, nous entendrons par :
- plan médian PM, tout plan normal notamment à
la plateforme 11, qui sépare une partie bâbord
d'une partie tribord du corps 10a du dispositif
10, lesdites parties n'étant pas nécessairement
égales ;
- plan transversal PI, tout plan normal à un
plan médian, qui sépare le corps 10a du dispositif
de propulsion 10 en deux parties, l'une
comportant l'avant et l'autre comportant
l'arrière dudit corps, lesdites parties n'étant
pas nécessairement égales ;
- plan longitudinal PL, tout plan normal à des
plans transversal et médian, ledit plan
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longitudinal séparant une partie supérieure d'une
partie inférieure du corps 10a du dispositif 10,
lesdites parties n'étant pas nécessairement
égales.
De tels plans PM, PI, PL sont illustrés en lignes
pointillées sur la figure 2A. De la même manière, nous
nommerons :
- axe transversal , tout axe appartenant à la
fois à un plan transversal et un plan
longitudinal ;
- axe longitudinal , tout axe appartenant à la
fois à un plan médian et un plan longitudinal ;
- axe médian , tout axe appartenant à la fois à
un plan médian et un plan transversal.
La figure 2 présente notamment une vue éclatée d'un
corps 10a d'un tel dispositif 10.
Comme l'indique ladite figure 2 et, à titre d'exemple
non limitatif, le groupe de poussée 12 consiste
avantageusement en une paire de sous-groupes de poussée
12a et 12b comprenant chacun deux propulseurs. Ainsi, un
premier sous-groupe de poussée 12a comporte deux
propulseurs 12a1 et 12a2. Il en est de même pour le sous-
groupe de poussée 12b qui comporte deux propulseurs 12b1
et 12b2. En variante, de tels sous-groupes pourraient
comporter plus de deux propulseurs. Selon une deuxième
variante, le groupe de poussée 12 pourrait comporter
davantage de sous-groupes de poussée, eux-mêmes comprenant
un ou plusieurs propulseurs. L'exemple de configuration,
décrit en liaison avec la figure 2, présente des qualités
certaines au regard d'autres configurations de groupe de
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poussée. En effet, un dispositif 10 pourrait évoluer avec
un groupe de poussée réduit à un seul propulseur, par
exemple de type turboréacteur thermique. Toutefois, cette
configuration présenterait un encombrement trop imposant
pour permettre au passager 1 de pouvoir évoluer aisément.
En effet, la longueur d'un tel propulseur unique, afin que
ce dernier soit en mesure de délivrer une poussée
suffisante pour propulser dans l'air le dispositif 10 et
son passager 1, serait de l'ordre d'un mètre, voire plus.
De la même manière, nous pourrions imaginer un groupe de
poussée 12 comportant deux sous-groupes ne comprenant
qu'un propulseur chacun. L'encombrement de chaque
propulseur serait réduit mais un tel groupe de poussée 12
conserverait un inconvénient majeur en termes de sécurité,
à l'instar de la configuration mono-propulseur
précédemment exprimée. En effet, si l'un des deux
propulseurs venait à dysfonctionner, la poussée totale du
groupe serait insuffisante pour maintenir le passager 1
dans les airs et pour conserver une man uvrabilité
suffisante. Ainsi, l'encombrement occasionné par les
quatre propulseurs, par exemple des réacteurs, demeure
tout à fait compatible avec les modalités d'utilisation
recherchées. D'autre part, le dispositif de propulsion 10
demeure parfaitement man uvrable, quand bien même l'un des
propulseurs venait à dysfonctionner.
Pour offrir des conditions de man uvrabilité optimales
grâce à l'orientation du corps du passager, conformément
au mode de réalisation décrit en lien avec les figures 1
et 2, les propulseurs du groupe de poussée 12 sont
avantageusement positionnés le plus au centre possible du
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corps 10a du dispositif 10. Ainsi, préférentiellement,
comme l'indiquent les figures 1 et 2, les plages lia
agencées sur la plateforme 11 pour accueillir les pieds ou
chaussures du passager 1 seront avantageusement
5 positionnées de part et d'autre dudit groupe de poussée
12. On réduit ainsi le moment d'inertie que le passager
doit vaincre pour modifier, à l'aide de son corps,
l'assiette du dispositif 10 et ainsi se mouvoir :
- droit avant, si ce dernier met le poids de son
corps vers l'avant du dispositif 10 ;
- en arrière, si ce ledit passager 1 met le poids
de son corps vers l'arrière du dispositif 10 ;
- en diagonale avant, si ledit passager 1 met le
poids de son corps vers l'avant du dispositif
10 et sur l'un des côtés de ce dernier ;
- en diagonale arrière, si ledit passager 1 met le
poids de son corps vers l'arrière du dispositif
10 et sur l'un des côtés de ce dernier.
Pour pouvoir notamment pivoter aisément, évoluer en
courbes et ainsi accroître les mouvements opérables par
ledit dispositif de propulsion 10, le groupe de poussée 12
peut avantageusement comporter deux propulseurs
secondaires 19a et 19b correcteurs de cap. Ces derniers
sont avantageusement disposés de manière excentrée selon
un axe transversal de la plateforme. En étant actionnés de
manière non simultanée, ces propulseurs créent
respectivement un couple suffisant pour entraîner une
trajectoire courbe. En variante ou en complément, afin de
s'affranchir de l'emploi de tels propulseurs secondaires,
l'invention prévoit de pouvoir adjoindre à tout ou partie
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des propulseurs du ou des sous-groupes de poussée 12a, 12b
une sortie de fluide orientable, de type cône orientable
d'une sortie de fluide d'un jet ski par exemple, qui
coopèrerait avec la tuyère d'éjection du flux gazeux du ou
des propulseurs concernés, selon une ou des liaisons
mécaniques respectives adaptées, telles que par exemple
des liaisons pivot ou encastrement.
Les différents propulseurs du groupe de poussée sont
maintenus et soutenus par des moyens supports 14. Ces
moyens 14 constituent l'équivalent fonctionnel d'un
châssis soutenant la plateforme 11. Comme évoqué
précédemment, un tel groupe de poussée 12 comporte deux
sous-groupes de poussée 12a et 12b comprenant chacun deux
propulseurs, référencés 12a1 et 12a2 pour le premier, et
12b1 et 12b2 pour le deuxième. De tels propulseurs
consistent préférentiellement en des turboréacteurs. Un
turboréacteur est un moteur thermique, couramment exploité
en aéronautique, qui transforme l'énergie potentielle
contenue dans un carburant, par exemple du kérosène ou
équivalent, associé à un comburant, en l'occurrence l'air
ambiant aspiré par une entrée de fluide du corps 10a, en
énergie cinétique. Cette énergie cinétique génère une
force de réaction en milieu élastique, dans le sens opposé
à l'éjection d'un rejet gazeux. Il en résulte une
accélération d'une certaine quantité d'air entre l'entrée
de fluide du propulseur et la tuyère d'éjection de ce
dernier, produisant une poussée par détente dans ladite
tuyère d'éjection. Un tel propulseur utilise un
compresseur d'air à aubes ou rotors. Tout autre type de
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carburant pourrait éventuellement être utilisé en lieu et
place du kérosène évoqué précédemment.
Selon la figure 2, nous pouvons constater que chaque
propulseur des sous-groupes de poussée 12a et 12b peut
être orientable et, en fonctionnement nominal, orienté,
suivant un axe AL12a (pour le propulseur 12a2) ou AL12b
(pour le propulseur 12b1) sensiblement normal à un plan
longitudinal de la plateforme 11, soit sensiblement
parallèle à un axe longitudinal AL1 du passager 1. Lesdits
propulseurs sont également orientés de sorte que la tuyère
d'éjection de chacun desdits propulseurs rejette un flux
gazeux selon une direction opposée à celle dudit axe
longitudinal orienté AL1 allant des pieds vers la tête du
passager 1. De cette façon, les propulseurs poussent
ledit passager 1 via la plateforme 11. Comme évoqué
précédemment, notamment pour augmenter notamment la
maniabilité du dispositif 10, le corps principal 10a de ce
dernier comporte des moyens supports 14 du groupe de
poussée 12, coopérant avec la plateforme 11, agencés pour
soutenir ledit groupe de poussée 12 en concentrant les
propulseurs le plus au centre possible du corps 10a. Ainsi,
lesdits moyens supports 14 minimisent autant que possible
les distances entre les directions d'éjection de flux
gazeux AL12a, AL12b par les tuyères d'éjection respectives
des propulseurs 12a1, 12a2, 12b1, 12b2 et les projections
orthogonales respectives desdites directions dans un plan
virtuel médian PM passant par le centre de gravité du corps
10a du dispositif 10, lesdites directions d'éjection de
flux gazeux étant sensiblement parallèles audit plan
médian PM. Dans le cas d'un tel dispositif, plus
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précisément, les moyens supports 14 sont agencés pour
minimiser la distance entre lesdites directions d'éjection
et un axe virtuel médian du corps 10a passant par ledit
centre de gravité. On réduit ainsi le moment d'inertie que
le passager doit vaincre pour modifier, à l'aide de son
corps, l'assiette du corps 10a et par voie de conséquence,
la trajectoire du dispositif de propulsion 10. Ainsi, le
caractère ludique procuré par l'utilisation d'un tel
dispositif de propulsion est décuplé. Selon l'exemple
préféré illustré par les figures 1 et 2, le centre de
gravité du corps 10a est sensiblement localisé au centre
des propulseurs des deux sous-groupes de poussée 12a et
12b.
En variante ou en complément, pour améliorer la
maniabilité et la réactivité dudit dispositif de
propulsion 10, les moyens supports 14 des propulseurs
peuvent être agencés pour permettre l'inclinaison desdits
propulseurs d'un angle compris entre -45 et 45 , ou du
moins d'incliner un tel angle de l'axe AL12 des sorties
d'éjection de fluide gazeux respectives, dans un plan
médian PM du corps 10a du dispositif 10, par rapport à une
direction nominale d'éjection de fluide, c'est-à-dire
sensiblement normale à un axe longitudinal AL10 du corps
10a du dispositif 10. Ainsi, selon la figure 2, les
propulseurs du groupe de poussée 12 projettent le
dispositif 10 selon une trajectoire verticale. En
revanche, lesdits propulseurs créeraient un déplacement
dudit dispositif 10, par exemple en avant, si lesdites
directions d'éjection de fluide étaient orientées selon un
angle non nul au regard de l'axe AL10. Les directions
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d'éjection de fluide des propulseurs d'un même sous-groupe
de poussée 12a peuvent être ainsi orientées sous
l'impulsion d'un actionneur, tel qu'à titre d'exemple non
limitatif un vérin, dont la course provoque l'inclinaison
conjointe desdites sorties de fluides gazeux. Un tel
actionneur peut être avantageusement piloté via des
commandes élaborées par des moyens de traitement présents
sur le corps 10a du dispositif 10, à partir de consignes
de pilotage émanant du passager 1. Une telle inclinaison
desdits propulseurs des groupes de poussée du dispositif
de propulsion permet ainsi à un passager ou opérateur dudit
dispositif de piloter et manier facilement ledit
dispositif en toute sécurité en demeurant statique sur la
plateforme.
Pour associer aux sous-groupes de poussée 12a et 12b
des propulseurs secondaires correcteurs de cap 19a et 19b
et ainsi permettre des trajectoires courbes, les moyens
supports 14 d'un dispositif 10 conforme à l'invention
peuvent coopérer avec des moyens supports secondaires
agencés pour coopérer avec des propulseurs secondaires
correcteurs de cap 19a et 19b et maintenir ces derniers
selon une orientation de poussée sensiblement parallèle à
un axe longitudinal de la plateforme 11. De tels
propulseurs secondaires correcteurs de cap 19a et 19b
permettent notamment d'accroître la maniabilité dudit
dispositif de propulsion. En variante, un agencement de
propulseurs thermiques correcteurs de cap 19a et 19b,
pourrait consister en l'exploitation d'un turbopropulseur,
en lieu et place de chaque turbine électrique, sensiblement
orienté parallèle aux propulseurs des sous-groupes de
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poussée 12a et 12b. Pour conserver une forte réactivité,
une sortie de fluide orientable, de type cône orientable
d'une sortie de fluide d'un jet ski, pourrait coopérer
avec la tuyère d'éjection de gaz du propulseur secondaire
5 thermique. En orientant ledit cône dans un plan médian de
la plateforme 11, on obtient un résultat somme tout proche
de celui-ci conféré par l'utilisation de turbines
électriques.
Comme mentionné précédemment, le ou les groupes de
10 poussée dudit dispositif de propulsion sont agencés de
sorte à réduire le moment d'inertie que le passager doit
vaincre pour modifier l'assiette du dispositif 10, à l'aide
de son corps, et ainsi se mouvoir. En conséquence, ce sont
les mouvements du passager, à l'aide de son corps, qui
vont générer la trajectoire dudit dispositif de
propulsion. Les différents éléments précédemment décrits
pour optimiser la maniabilité dudit dispositif de
propulsion, tels que les propulseurs secondaires,
l'actionneur permettant l'inclinaison des propulseurs
principaux ou encore la ou les sorties de fluide
orientables, ne permettent pas de faciliter la maniabilité
d'un dispositif de propulsion dont le ou les groupes de
poussée seraient relativement éloignés du centre de
gravité, tels que nous les verrons ultérieurement en lien
avec la figure 4, qui illustre schématiquement un deuxième
mode de réalisation d'un dispositif de propulsion 10
comprenant une plateforme 11 et quatre groupes de poussée
300,12 comportant chacun un propulseur. Selon ce deuxième
mode de réalisation d'un dispositif de propulsion conforme
à l'invention illustré en lien avec la figure 4, le poids
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du corps d'un passager, éventuellement présent sur ladite
plateforme, ne permettant plus le déplacement dudit
dispositif ou en variante la plateforme n'étant pas
destinée au transport d'un ou plusieurs passagers, il
devient ainsi impératif d'orienter mécaniquement les
directions d'éjection de chaque propulseur de chaque
groupe de poussée, soit par le biais de propulseurs montés
mobiles ou soit par le biais de de sorties de fluides
montées mobiles. En outre, la mise en uvre de groupes de
poussée montés mobiles ou de sorties de fluides montées
mobiles, lesdits groupes de poussée et/ou sortie de fluide
étant pilotés par des actionneurs, s'avère en général plus
difficile, de par un nombre de pièces nécessaires à la
fabrication et/ou une complexité dans le montage desdits
éléments et donc par voie de conséquence, plus chère.
Par ailleurs, la mise en uvre d'un dispositif de
propulsion tel que, par exemple, celui décrit en lien avec
le premier ou deuxième mode de réalisation décrit notamment
et respectivement en lien avec les figures 1, 2 et 4
notamment, entraîne d'autres difficultés qui sont
apparues, notamment en lien avec des caractéristiques de
temps de réponse du groupe de poussée à l'actionneur de la
commande de gaz, également et communément qualifié de
réponse aux commandes de gaz . En effet, les moteurs à
combustion ou réaction, plus particulièrement les
turboréacteurs, consistent généralement en des dispositifs
mécaniques aptes à fournir des capacités de poussée
extrêmement importantes, mais souffrent généralement de
temps de latence importants entre la réception de la
commande d'accélération et la production effective de la
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poussée. Un tel décalage ou temps de latence peut durer
plusieurs secondes, notamment du fait, en partie, de
l'inertie de la turbine à gaz, de la réponse du
compresseur, de l'approvisionnement en carburant et/ou du
processus de combustion lui-même, tous ces phénomènes
créant alors une accumulation de décalages ou temps de
latence qui retardent ainsi la production effective de la
poussée pour répondre à l'actionnement d'une commande de
gaz. Le passager ou l'opérateur, ou plus généralement le
dispositif de propulsion, n'est alors plus en mesure de
maîtriser le contrôle ou le réglage de commande des gaz,
provoquant ainsi un dépassement du point de poussée prévu
et une réaction excessive ultérieure en correction par le
dispositif de propulsion quand une trop grande production
de poussée se manifeste plus tard.
Un retard de poussée de plusieurs secondes peut avoir
des conséquences désastreuses et particulièrement néfastes
lors de l'utilisation d'un dispositif de propulsion, un
tel dispositif de propulsion pouvant nécessiter, lors de
son pilotage, des ajustements d'une fraction de seconde en
matière de commande de gaz, en particulier dans des
situations nécessitant des man uvres évasives, consistant
éventuellement en des mesures d'évitement, ou un contrôle
de trajectoire serré, par exemple en présence d'obstacles
et/ou lorsqu'il est nécessaire de surmonter certaines
défaillances mécaniques du dispositif. Généralement, les
dispositifs de propulsion de type avion peuvent
compenser un retard de poussée, en modifiant l'orientation
d'une des pales, comprises au sein dudit avion, telle que,
à titre d'exemples non limitatifs, en modifiant l'angle
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d'attaque, en prolongeant les volets présents sur ledit
avion, etc., pour finalement fournir une portance. Les
hélicoptères, quant à eux, peuvent également compenser un
retard de poussée, en manipulant le pas des pales du rotor
pour augmenter ou réduire la portance résultante.
Cependant, dans les opérations verticales de décollage
et/ou d'atterrissage de dispositifs de propulsion
dépourvus de profils aérodynamiques ou de pales de rotor,
tels que ceux illustrés par les premier et deuxième modes
de réalisation, décrits respectivement par les figures 1
et 2 ou 4, aucun mécanisme de compensation de ce type ne
permet de remédier au retard de poussée. En effet, des
erreurs et des surcompensations dans les man uvres
manuelles des gaz dans des dispositifs de propulsion à
décollage vertical comprenant un ou plusieurs groupes de
poussées comportant un ou plusieurs turboréacteurs, du
fait de ces temps de latence ou de retard, peuvent alors
faire entraîner au passager de graves dangers, tels que
des blessures notamment, voire même mettre sa vie en jeu.
Pour pallier cet inconvénient et fournir une réponse
précise aux commandes des gaz, quasi instantanée, de
l'ordre par exemple de quelques centièmes de seconde, le
ou les groupes de poussée d'un dispositif de propulsion
peuvent respectivement comporter ou coopérer chacun avec
un ou plusieurs éléments déflecteurs, également qualifiés
de guides ou éléments de déviation , de tels
éléments déflecteurs étant montés mobiles juste en-dessous
de la sortie d'éjection de la tuyère du turboréacteur, en
supposant un turboréacteur à orientation verticale, c'est-
à-dire par exemple dans la direction opposée de l'axe
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orienté AL1 (pieds vers tête d'un passager) si le
dispositif de propulsion véhicule ledit passager, tel que
le passager 1 selon la figure 1õ le ou lesdits éléments
déflecteurs étant actionnables et positionnables dans la
trajectoire de sortie et/ou d'écoulement de la poussée.
Lorsque lesdits éléments de déflecteurs sont en
configuration ouverte, la poussée induite par le
turboréacteur traverse un espace laissé libre entre ces
derniers, permettant ainsi au moteur de fonctionner à
pleine puissance, offrant ainsi une portance verticale
lorsque la direction d'éjection de fluide du turboréacteur
est dirigée vers le sol. Lorsque lesdits éléments de
déflecteurs sont en configuration fermée : la poussée
induite par le turboréacteur frappe et/ou est déviée par
les éléments déflecteurs et se dissipe. Les éléments
déflecteurs coopérant toujours solidairement avec le
châssis ou les moyens supports du dispositif de propulsion,
la force de poussée dirigée vers le bas est neutralisée à
l'intérieur de la structure du dispositif de propulsion,
lorsque les éléments déflecteurs sont en configuration
fermée et la poussée du turboréacteur ne contribue pas de
manière importante à la portance.
L'utilisation de déflecteurs ou, plus généralement,
d'éléments actionnés conjointement pour dissiper la sortie
de fluide d'un turboréacteur est connue, notamment en
aéronautique. A titre d'exemple, le document US 2,735,264
décrit un dispositif sous la forme de deux demi-coquilles
symétriques ( Clam-shell-like , selon une terminologie
anglo-saxonne). L'utilisation de ce dispositif permet
d'augmenter la tramée ( drag selon une terminologie
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anglo-saxonne) d'un aéronef pour retarder celui-ci. La
vitesse de déplacement dudit aéronef est freinée
indépendamment de la poussée intrinsèque des propulseurs.
L'impact sonore de l'utilisation d'un tel mécanisme ou
5 dispositif importe peu dans le cadre d'un avion volant à
haute altitude. En outre, la force nécessaire pour
actionner ledit dispositif nécessite l'emploi, comme
l'indique les dessins dudit document US 2,735,264,
d'actionneurs multiples, notamment hydrauliques. Le temps
10 de réaction, le poids et le coût de tels actionneurs ne
sont pas sensibles pour une telle application visant à
réguler la tramée d'un aéronef. Un temps de réaction du
dispositif Clam-shell-like selon l'art antérieur de
plusieurs secondes est très largement suffisant.
15 D'autres utilisations de déflecteurs pour influer sur
le flux d'un fluide en sortie d'éjection d'un propulseur
existent. Parmi celles-ci, nous pouvons mentionner le
dispositif divulgué dans le document GB 1250811. Celui-ci
consiste en une paire de volets symétriques qui, sur
demande, peut être déployée, en configuration fermée,
c'est-à-dire comme l'indique la figure 3 dudit document
GB 1250811, en aval de la tuyère d'éjection d'un propulseur
pour dévier la direction d'éjection de fluide dudit
propulseur, de sorte que celle-ci devienne orthogonale, au
contact des déflecteurs, à celle du fluide en sortie de la
tuyère d'éjection dudit propulseur. Un tel agencement
nécessite un actionnement complexe et peu réactif des
déflecteurs. L'objectif de l'enseignement technique du
document GB 1250811 permet un décollage et un atterrissage
verticaux d'un aéronef conçu pour se déplacer
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horizontalement conformément à l'orientation de ses
propulseurs. L'utilisation des déflecteurs susmentionnés
n'est cependant pas suffisante pour orienter la direction
d'éjection de fluide vers le ciel ou vers le sol, lorsque
l'aéronef est sensiblement horizontal. Il est nécessaire
de recourir à un dispositif complémentaire ( strut ,
selon une terminologie anglo-saxonne), par exemple un
troisième volet, monté mobile pour orienter le flux éjecté
par le propulseur, ledit troisième élément étant actionné
en aval de la tuyère d'éjection du propulseur et en amont
de la paire de déflecteurs ou de volets déviant la
direction d'éjection de fluide dans une direction
orthogonale.
L'exploitation de déflecteurs, non pas pour freiner
(drag) ou orienter un fluide dans une direction parmi deux
orthogonales l'une de l'autre, mais pour contrôler la
poussée d'un groupe de poussée et précisément maîtriser la
trajectoire ou l'assiette d'un dispositif de poussée tel
que, par exemple, ceux décrits en lien avec les figures 1
et 4, est particulièrement innovante. Toutefois, pour être
efficace et pertinente, une telle exploitation de
déflecteurs, comme mentionné précédemment, implique un
temps de réponse pour actionner lesdits déflecteurs de
quelques centièmes de seconde. Nous verrons également que
l'exploitation de déflecteurs selon l'invention permet en
outre de maintenir un aéronef en vol alors qu'un groupe de
poussée est partiellement, voire totalement défaillant. Le
choix des actionneurs et, plus généralement, l'agencement
d'un groupe de poussée comportant des déflecteurs selon
l'invention sont en rupture avec l'exploitation connue de
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déflecteurs agissant principalement pour freiner le
déplacement d'un aéronef.
Les actionneurs employés en coopération avec lesdits
éléments déflecteurs d'un groupe de poussée selon
l'invention permettent ainsi un positionnement précis
entre deux positions extrêmes, en l'espèce une position
fermée et une position ouverte maximale, créant une plage
entièrement contrôlable de réponses aux commandes des gaz
avec le turboréacteur à un régime et débit de carburant
sensiblement constants ou prédéterminés, tout en réduisant
le retard de poussée au temps nécessaire pour transmettre
un signal de commande à l'actionneur, ce dernier réagissant
en centièmes de seconde, ce qui est bien plus rapide, de
l'ordre d'un facteur cent, que le retard ou temps de
latence du turboréacteur ou des déflecteurs connus.
Les figures 3A à 3C présentent un exemple d'un groupe
de poussée équipé d'éléments déflecteurs. Un tel groupe de
poussée 300 comprend généralement un moteur de poussée 302
qui peut comprendre un turboréacteur et/ou un
turbopropulseur tel que ceux décrits précédemment. Le
moteur de poussée comprend ou définit généralement une
extrémité ou une région d'admission 302a où de l'air ou un
autre fluide est entraîné dans le moteur et une sortie de
poussée, une extrémité ou une région d'éjection 302b où un
fluide comprimé, brûlé et/ou sous pression est éjecté pour
générer une poussée. Le groupe de poussée 300 peut
comprendre un ensemble déflecteur 304 qui peut être utilisé
et/ou configuré pour dévier, absorber et/ou dissiper le
fluide éjecté de la région d'éjection 302b du moteur 302,
de la poussée associée et du vecteur de poussée résultant.
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L'ensemble déflecteur 304 peut comprendre un ou plusieurs
éléments déflecteurs ou guides de déviation 306a, 306b, de
tels éléments déflecteurs ou guides de déviations pouvant
être déplacés de manière sélective et contrôlable autour
de la région d'éjection 302b du moteur 302, afin de régler
l'amplitude globale de la force de poussée et le vecteur
de poussée résultant, plus particulièrement sa direction.
L'ensemble déflecteur 304 dévie la sortie de poussée en au
moins deux vecteurs de poussée inclinés par rapport à un
axe d'origine de la sortie de poussée, typiquement l'axe
longitudinal 314 du moteur 302 fournissant la poussée. Les
multiples vecteurs de poussée peuvent tous avoir
sensiblement la même amplitude ou norme et peuvent être
inclinés ou orientés entre environ quarante-cinq degrés et
environ quatre-vingt-dix degrés par rapport audit axe
longitudinal. La direction de chaque vecteur de poussée
peut décrire sensiblement le même angle par rapport à l'axe
d'origine de la sortie de poussée.
Les éléments déflecteurs 306a, 306b, plus
particulièrement des bras de liaison 3081aa, 3081ab
compris au sein de l'ensemble déflecteur 304 peuvent
coopérer solidairement selon des liaisons mécaniques,
préférentiellement mais non limitativement des liaisons
pivot, avec le moteur 302 ou en variante avec un châssis
308 du dispositif comportant le groupe de poussée au moyen
d'une ou plusieurs armatures, liaisons ou autres
constructions mécaniques 308 ou, préférentiellement, selon
les figures 3A à 3C, des axes 308paa, 308pab matérialisant
lesdites liaisons pivots. Les mouvements ou déplacements
des éléments déflecteurs 306a, 306b, au regard de la sortie
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ou éjection de fluide du moteur 302, peuvent être réalisés
par un ou plusieurs actionneurs 310 agencés pour coopérer
avec les éléments déflecteurs respectifs 306a, 306b. De
tels actionneurs 310 peuvent coopérer de manière
opérationnelle avec les éléments déflecteurs 306a, 306b
par une ou plusieurs liaisons ou constructions mécaniques
312, tels que, à titre d'exemples non limitatifs, des
ensembles palonnier-bielle.
Plus précisément, selon l'exemple de réalisation d'un
groupe de poussée décrit en liaison avec les figures 3A à
3C, les éléments déflecteurs 306a, 306b peuvent chacun
coopérer solidairement avec un châssis 308 ou tout autre
assemblage adapté pour supporter lesdits éléments
déflecteurs 306a, 306b, du moteur 302 ou, plus largement
du groupe de poussée, selon une liaison mécanique de type
pivot, dans une région proche de la région d'éjection 302b
du moteur 302, permettant un mouvement de pincement de
l'ensemble déflecteur 304. Chacun des éléments déflecteurs
306a, 306b peuvent pivoter autour d'un axe défini par l'axe
de liaison 308paa, 308pab situé au-dessus de la région de
sortie ou d'éjection de fluide, ci-après nommée sortie
de poussée 302b du moteur de poussée, ce qui confère un
avantage mécanique au bras de levier ou couple résultant
de l'actionneur pour vaincre et résister aux efforts de
sortie de poussée du moteur 302, lors de l'ouverture et la
fermeture des éléments déflecteurs 306a, 306b durant le
fonctionnement du groupe de poussée. La figure 3A illustre
notamment une configuration ouverte dans laquelle les
éléments déflecteurs 306a, 306b sont positionnés
sensiblement hors de la trajectoire de sortie de fluide ou
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de la poussée du moteur 302, permettant ainsi à la pleine
puissance et à l'amplitude du vecteur de poussée fourni
par le moteur 302, d'agir sur un dispositif de propulsion
utilisant le système 300. Les figures 3B et 3C illustrent
5 une configuration fermée dans laquelle les éléments
déflecteurs 306a, 306b sont fermés ou pincés l'un
contre l'autre dans la région ou sortie d'éjection 302b de
fluide du moteur de poussée 302. La sortie de fluide ou la
poussée résultante du moteur 302 est initialement dirigée
10 sensiblement le long de l'axe longitudinal 314 du moteur
302. Le fluide éjecté et la force résultante de poussée
sont ensuite dirigés vers les éléments déflecteurs 306a,
306b. Les éléments déflecteurs 306a, 306b définissent une
surface semi-circulaire, sensiblement curviligne et
15 inclinée par rapport à l'axe 314, afin de dévier ou de
disperser le fluide éjecté et les forces résultantes selon
des directions sécantes à l'axe 314 décrivant un angle a
avec l'axe longitudinal 314, de l'ordre par exemple de
quarante-cinq degrés lorsque les éléments déflecteurs sont
20 en position ou configuration fermée, l'amplitude du
vecteur de poussée résultant le long de l'axe longitudinal
314 étant sensiblement diminuée.
La figure 4 présente ainsi, selon un exemple de
réalisation non limitatif, un dispositif de propulsion 10
comportant une plateforme 11, quatre groupes de poussée
300,12 comportant chacun un ensemble déflecteur (non
référencé sur la figure à des fins de simplification)
pourvu de deux éléments déflecteurs, chaque élément
déflecteur définissant une surface sensiblement curviligne
et inclinée de section sensiblement semi-circulaire telle
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que décrite précédemment et comportant un bord d'attaque,
c'est-à-dire l'extrémité la plus proche de la sortie ou
région d'éjection de fluide, et des moyens supports 14
agencés pour maintenir et soutenir lesdits groupes de
poussée 300,12. A l'instar des solutions précédemment
décrites, de tels moyens 14 constituent l'équivalent
fonctionnel d'un châssis soutenant la plateforme 11. Les
moyens supports 14 coopèrent solidairement avec ladite
plateforme 11 selon une ou plusieurs liaisons mécaniques
adaptées. Préférentiellement mais non limitativement,
selon la figure 4, de telles liaisons mécaniques peuvent
avantageusement consister en des liaisons encastrement.
Selon l'agencement des éléments déflecteurs au regard
du groupe de poussée, plus particulièrement du moteur de
poussée 302, de la région ou sortie d'éjection de fluide
et du châssis, le rendement desdits éléments déflecteurs,
si ceux-ci ne sont pas positionnés de manière pertinente
par rapport à la sortie de fluide de chaque moteur de
poussée, l'encombrement, voire surtout l'actionnement de
ces derniers, peuvent être problématiques. En effet, comme
évoqué précédemment, de tels éléments déflecteurs sont
montés mobiles en rotation autour d'axes de liaison
matérialisant chacun une liaison mécanique de type pivot.
Lorsque le bord d'attaque d'un élément déflecteur, c'est-
à-dire l'extrémité la plus proche de la sortie ou région
d'éjection de fluide, entre en contact avec la sortie ou
région d'éjection de fluide, de sorte à quitter une
configuration ouverte pour tendre vers une configuration
fermée, la puissance du fluide éjecté et/ou des vecteurs
de poussée résultants vertical ou horizontal peut avoir un
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effet repoussoir ou aspirant particulièrement puissant sur
l'élément déflecteur. Un tel effet repoussoir ou aspirant
impose ainsi des contraintes ou des efforts sur la course
ou les mouvements de l'élément déflecteur et entraîne en
conséquence l'emploi d'un moteur et/ou d'un actionneur de
plus forte puissance présentant un encombrement plus
important, l'utilisation d'actionneurs de fortes
puissances et/ou un pilotage maîtrisé précis pour vaincre
de telles contraintes ou de tels efforts et pour assurer
la stabilité d'un dispositif de propulsion équipé d'un ou
plusieurs groupes de poussée comportant notamment des
éléments déflecteurs tels que décrits précédemment,
augmentant finalement le coût global de la solution et
altère la réactivité de mouvement de chaque élément
déflecteur. Réciproquement, un tel effet aspirant ou
repoussoir peut également exister lors du passage pour un
élément déflecteur d'une configuration fermée à une
configuration ouverte.
L'invention permet de répondre à tout ou partie des
inconvénients précédemment mentionnés et soulevés par les
solutions connues. Plus particulièrement, un groupe de
poussée conforme à l'invention remédie à de telles
difficultés, en proposant des perfectionnements du groupe
de poussée précédemment mentionné, plus particulièrement
un nouvel agencement et/ou une nouvelle structure des
éléments déflecteurs dudit groupe de poussée, de tels
agencement et structure pouvant avantageusement mais non
limitativement être employés conjointement ou séparément.
L'invention consiste à déterminer notamment le
positionnement des axes de liaison matérialisant les
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liaisons pivots et assurant la coopération entre les
éléments déflecteurs et le châssis d'un tel groupe de
poussée. Le positionnement précis des axes pivots permet
notamment de réduire fortement, voire d'annuler le couple
résultant entre le bras de levier et la force de poussée
résultante verticale. De tels perfectionnements présentent
de nombreux avantages puisqu'ils permettent de réduire
l'encombrement du groupe de poussée et d'en améliorer la
fiabilité et la réactivité.
Selon un premier objet, il est notamment prévu un
groupe de poussée pour dispositif de propulsion,
comportant :
- un moteur de poussée, agencé pour générer un flux
de poussée orienté, comportant une tuyère
définissant une sortie d'éjection de fluide,
- un ensemble déflecteur comprenant une paire
d'éléments déflecteurs mobiles en aval de la
tuyère d'éjection de fluide dans le flux de
poussée pour dévier tout ou partie de ce dernier,
lesdits éléments déflecteurs étant agencés pour
entrer en contact l'un avec l'autre dans ledit
flux de poussée et être montés mobiles selon des
liaisons pivot respectives dont les axes de
liaison sont parallèles et situés en amont, de
part et d'autre, de la sortie d'éjection de
fluide, chacun desdits éléments déflecteurs
décrivant un mouvement de rotation autour d'un
desdits axes de liaison et présentant une
première portion dite d'attaque comportant un
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bord d'attaque pour pénétrer ledit flux de
poussée généré par le moteur de poussée ;
- des actionneurs agencés pour provoquer les
mouvements de rotation respectifs desdits
éléments déflecteurs pour que ces derniers
entrent ou s'éloignent du flux de poussée généré
par le moteur de poussée.
Afin de réduire l'encombrement du groupe de poussée et
d'en améliorer la fiabilité et la réactivité, les axes de
liaison des liaisons pivot respectives de chaque élément
déflecteur sont agencés pour supprimer tout effet
repoussoir ou aspirant des éléments déflecteurs lorsqu'ils
pénètrent le flux de poussée généré par le moteur de
poussée et réduire l'effort des actionneurs pour provoquer
les mouvements de rotation respectifs desdits éléments
déflecteurs.
De manière préférée mais non limitative, pour
faciliter la fabrication d'un groupe de poussée conforme
à l'invention, chaque élément déflecteur définit
respectivement une surface sensiblement curviligne et
inclinée de section sensiblement semi-circulaire.
Pour diminuer les turbulences, vibrations et/ou
perturbations induites par l'éjection du fluide, en
variante ou en complément, chaque élément déflecteur peut
présenter une deuxième portion dite stationnaire dans le
prolongement de la première portion, une telle deuxième
portion présentant une surface interne sensiblement plane,
agencée pour permettre la création d'une dépression dans
l'élément déflecteur et favorisant un écoulement laminaire
du fluide éjecté au sein dudit élément déflecteur.
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En variante ou en complément, pour maintenir la
stabilité d'un dispositif de propulsion quand bien même un
des moteurs de poussée présents dans le dispositif de
propulsion est défaillant, chaque élément déflecteur
5 présente une troisième portion dite de contre-poussée ou
poussée inversée dans le prolongement de la deuxième
portion, présentant un angle de poussée inversée 5, de
sorte que le vecteur résultant de l'écoulement de fluide
dans un élément déflecteur, lorsque celui-ci est en
10 configuration fermée, définisse au regard d'un axe
sensiblement parallèle à la direction d'éjection de
fluide, une direction opposée à celle du vecteur de la
force de poussée.
Selon un mode de réalisation préférée, un groupe de
15 poussée conforme à l'invention peut être agencé pour que :
- ledit ensemble déflecteur comporte des bras de
liaison, chaque bras de liaison coopérant
respectivement et solidairement avec un des
éléments déflecteurs selon une liaison mécanique
20 adaptée,
- un châssis coopérant solidairement avec le moteur
de poussée selon une liaison encastrement et avec
chacun des éléments déflecteurs via les bras de
liaison selon les liaisons pivot respectives au
25 moyen des axes de liaison,
- chaque actionneur agencé pour provoquer un
mouvement de rotation d'un des éléments
déflecteurs comporte un palonnier,
- le groupe de poussée comporte des bielles
coopérant respectivement et solidairement en une
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première extrémité avec les éléments déflecteurs
et en une deuxième extrémité avec les palonniers
des actionneurs, chacune des bielles définissant
un point d'action de poussée et étant agencée
pour transmettre le mouvement de rotation d'un
palonnier à l'élément déflecteur coopérant avec
ce dernier via l'une des bielles,
- le positionnement relatif des axes de liaison au
regard de la sortie d'éjection de fluide est
déterminée par des distances D2 et D5 projetées
dans un plan transversal du groupe de poussée
séparant symétriquement celui-ci en deux moitiés
le long de la direction du flux de poussée, où D2
consiste en la distance verticale, lorsque le
flux de poussée est orienté vers le sol, entre
l'un des axes de liaison et un point de force du
vecteur résultant de la force de poussée lorsque
l'élément déflecteur concerné est
en
configuration fermée, et D5 consiste en la
distance horizontale entre ledit axe de liaison
et le point de force, les distances D2 et D5 étant
elles-mêmes déterminées telles que :
R1 b
_ 2 _ Dn-
- D2 = 2
où Dn consiste en le
tan al ¨ tan(a'-a)
diamètre de la tuyère d'éjection, b consiste
en un facteur prédéterminé compris entre 1 et
1.3, al consiste en la différence angulaire
maximale entre l'angle d'attaque a' de
l'élément déflecteur au regard d'un axe
sensiblement parallèle dans le plan
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transversal à la direction d'éjection de fluide
en configuration ouverte et l'angle d'attaque
a de l'élément déflecteur au regard d'un axe
sensiblement parallèle dans le plan
transversal à la direction d'éjection de fluide
en configuration fermée,
C2
C4 C3-C1 (F1=1312)-(-D3).D4
- D5 = - = - = _________________________________________________________ où C4
consiste en
F1 F1 F1
le contre-couple recherché, c'est-à-dire la
différence entre le couple de fermeture à l'axe
de liaison et le couple du système mécanique,
Fi consiste en la norme du vecteur résultant
horizontal de la poussée, Cl consiste en le
couple du système mécanique au point de l'axe
de liaison, C2 consiste en le couple
servomoteur de l'actionneur prédéterminé, D3
consiste en la longueur du palonnier
prédéterminée, D4 consiste en la distance entre
l'axe de liaison et le point d'action de
poussée, C3 consiste en le couple de fermeture
à l'axe de liaison,
lesdites distances D2 et D5 étant choisies pour
minimiser la valeur du contre-couple C4.
Pour fournir des performances optimales et éviter
toute surpression d'un groupe de poussée conforme à
l'invention, le positionnement relatif entre les éléments
déflecteurs et la sortie d'éjection de fluide de ce dernier
peut être prédéterminé au moyen d'une distance D1, une
telle distance D1 consistant en la distance entre
l'extrémité basse de la tuyère d'éjection définissant la
sortie de fluide du groupe de poussée et les bords
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d'attaque respectifs des éléments déflecteurs et étant
sensiblement égale au diamètre de la tuyère d'éjection.
Selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif
d'un groupe de poussée conforme à l'invention, lorsque le
moteur de poussée présente une force de poussée
sensiblement égale à quarante kilogrammes et les éléments
déflecteurs définissent un angle d'attaque a sensiblement
égal à quarante-cinq degrés, le positionnement relatif des
axes de liaison (308paa,308pab) au regard de la sortie ou
région d'éjection de fluide (302b) dans le plan transversal
(PI) peut être déterminé par les distances D2 et D5
projetées dans le plan transversal (PI), telles que :
- la distance D2 est sensiblement comprise entre
cent-vingt et cent-soixante millimètres,
préférentiellement cent-quarante millimètres ;
- la distance D5 est sensiblement comprise
entre quatre-vingts et cent-vingt millimètres.
Préférentiellement mais non limitativement, le moteur
de poussée d'un groupe de poussée conforme à l'invention
peut comprendre un turboréacteur et/ou un turbopropulseur.
Selon un deuxième objet, l'invention concerne un
dispositif de propulsion, comportant une plateforme, un
groupe de poussée, des moyens supports coopérant
solidairement avec la plateforme et étant agencés pour
maintenir et soutenir ledit groupe de poussée. Pour
décupler les performances du dispositif de propulsion,
tout en diminuant l'encombrement dudit dispositif de
propulsion mais également la consommation en carburant
ledit groupe de poussée est conforme au premier objet de
l'invention.
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D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront
plus clairement à la lecture de la description qui suit et
à l'examen des figures qui l'accompagnent parmi
lesquelles :
- la figure 1, précédemment décrite, illustre
schématiquement un premier mode de réalisation
d'un dispositif de propulsion connu ;
- la figure 2, précédemment décrite, présente une
vue éclatée du premier mode de réalisation d'un
dispositif de propulsion connu ;
- la figure 3A, précédemment décrite, présente une
première vue en perspective d'un mode de
réalisation d'un groupe de poussée pour
dispositif de propulsion connu, avantageusement
en configuration ouverte ;
- la figure 3B, précédemment décrite, présente une
vue de face d'un mode de réalisation d'un groupe
de poussée pour dispositif de propulsion connu,
avantageusement en configuration fermée ;
- la figure 3C, précédemment décrite, présente une
deuxième vue en perspective d'un mode de
réalisation d'un groupe de poussée pour
dispositif de propulsion connu, avantageusement
en configuration fermée ;
- la figure 4, précédemment décrite, illustre
schématiquement un deuxième mode de réalisation
d'un dispositif de propulsion connu ;
- la figure 5A présente une première vue en
perspective d'un mode de réalisation non
limitatif d'un groupe de poussée pour dispositif
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de propulsion conforme à
l'invention,
avantageusement en configuration fermée ;
- la figure 5B présente une deuxième vue en
perspective d'un mode de réalisation non
5 limitatif d'un groupe de poussée pour dispositif
de propulsion conforme à
l'invention,
avantageusement en configuration ouverte ;
- la figure 5C illustre schématiquement une
première vue de face d'un mode de réalisation non
10 limitatif d'un groupe de poussée pour dispositif
de propulsion conforme à
l'invention,
avantageusement en configuration fermée ;
- la figure 5D illustre schématiquement une
deuxième vue de face d'un mode de réalisation non
15 limitatif d'un groupe de poussée pour dispositif
de propulsion conforme à
l'invention,
avantageusement en configuration ouverte
- la figure 6 présente schématiquement une vue en
perspective d'un mode de réalisation non
20 limitatif d'un groupe de poussée pour dispositif
de propulsion conforme à
l'invention,
avantageusement en configuration
fermée,
permettant d'illustrer le positionnement d'un
plan transversal au regard dudit dispositif.
25 Un tel
groupe de poussée conforme à l'invention sera
décrit, dans la suite du document, dans le cadre d'une
application en lien avec un dispositif de propulsion,
généralement à propulsion verticale, un tel dispositif de
propulsion pouvant éventuellement assurer les mouvements
30 d'un passager ayant pris place sur ledit dispositif de
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propulsion ou d'éventuelles marchandises dont le
dispositif de propulsion assurerait le transport.
Toutefois, l'invention ne saurait être limitée à ce seul
exemple de réalisation. En variante, un tel groupe de
poussée pourrait être employé en lien avec tout type de
dispositif de propulsion.
Au sens de l'invention et dans tout le document, on
entend par groupe de poussée ( thrust unit selon
une terminologie anglo-saxonne), tout appareil de
propulsion, couramment exploité en aéronautique, qui
transforme l'énergie potentielle contenue dans un
carburant, par exemple du kérosène ou équivalent, associé
à un comburant, en l'occurrence l'air ambiant aspiré par
une entrée de fluide du corps, en énergie cinétique. Cette
énergie cinétique génère une force de réaction en milieu
élastique, dans le sens opposé à l'éjection d'un rejet
gazeux. Il en résulte une accélération d'une certaine
quantité d'air entre l'entrée de fluide du propulseur ou
groupe de poussée et la tuyère d'éjection de ce dernier,
produisant une poussée par détente dans ladite tuyère
d'éjection. Un tel propulseur utilise un compresseur d'air
à aubes ou rotors. Tout autre type de carburant pourrait
éventuellement être utilisé en lieu et place du kérosène
évoqué précédemment.
Les figures 5A à 5D et 6 présentent différentes vues
d'un mode de réalisation non limitatif d'un groupe de
poussée pour dispositif de propulsion conforme à
l'invention. Plus particulièrement, les figures 5A et 5C
illustrent schématiquement deux vues d'un mode de
réalisation non limitatif d'un groupe de poussée pour
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dispositif de propulsion en configuration fermée, dans
laquelle les éléments déflecteurs 306a, 306b sont fermés
l'un contre l'autre, tandis que les figures 5B, 5D et 6
illustrent schématiquement deux vues d'un mode de
réalisation non limitatif d'un groupe de poussée pour
dispositif de propulsion en configuration ouverte.
A l'instar d'un groupe de poussée équipé d'éléments
déflecteurs précédemment décrit, un groupe de poussée 300
conforme à l'invention comprend généralement un moteur de
poussée 302 qui peut comprendre un turboréacteur et/ou un
turbopropulseur tel que ceux décrits précédemment. Ledit
groupe de poussée 300 est agencé pour fournir une force de
poussée F1, F2 orientée selon une direction de sorte à
fournir une capacité de décollage et d'atterrissage
verticaux, c'est-à-dire qui suivent la direction de la
pesanteur, à un dispositif de propulsion comportant ledit
groupe de poussée. La notion de verticalité est entendue
au regard d'un axe sensiblement parallèle à celui de
l'éjection de fluide. Pour ce faire, selon les figures 5A
à 5D et 6, le moteur de poussée 302 est avantageusement
agencé et orienté selon une direction sensiblement
verticale, en direction du sol. Pour permettre la création
de la force de poussée, ci-après nommée flux de
poussée , le moteur de poussée 302 comprend ou définit
généralement une extrémité ou une région d'admission 302a
où de l'air ou un autre fluide est entraîné dans le moteur,
et une sortie de fluide ou poussée, une extrémité ou une
région d'éjection 302b où un fluide comprimé, brûlé et/ou
sous pression est éjecté pour générer une poussée.
Préférentiellement mais non limitativement, en sortie de
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poussée, un groupe de poussée conforme à l'invention
comporte une tuyère d'éjection 302n compris au sein de ou
coopérant solidairement avec ledit moteur de poussée 302.
Ledit groupe de poussée 300 peut comprendre un ensemble
déflecteur 304 comportant deux éléments déflecteurs 306a,
306b qui peuvent être utilisés et/ou configurés pour
dévier, absorber et/ou dissiper sélectivement le fluide
éjecté de la tuyère d'éjection 302n du moteur 302, de la
poussée associée et du vecteur de poussée résultant.
Lesdits éléments déflecteurs 306a,306b sont ainsi montés
mobiles dans la trajectoire de sortie de fluide et peuvent
être déplacés de manière sélective et contrôlable autour
de la région d'éjection 302b et/ou de la tuyère d'éjection
302n du moteur 302, afin de régler l'amplitude globale de
la force de poussée et le vecteur de poussée résultant.
Préférentiellement mais non limitativement, selon les
figures 5A à 5C et 6, lesdits éléments déflecteurs 306a,
306b dudit groupe de poussée 300 peuvent présenter des
formes et des dimensions sensiblement égales et
symétriques au regard d'un plan médian, le plan médian
comprenant l'axe de révolution 314 du moteur de poussée
302 et séparant une moitié bâbord d'une moitié tribord du
moteur de poussée 302 et, plus largement, du groupe de
poussée 200. Lesdits éléments déflecteurs 306a et 306b
sont ainsi montés mobiles, par des liaisons pivots
respectivement d'axes de liaison 308paa, 308pab parallèles
et situés de part et d'autre de la sortie de fluide, en
amont de celle-ci. Lorsque le premier élément déflecteur
306a décrit une rotation r antihoraire, comme l'indique la
figure 5C, l'une de ses extrémités entre dans le flux créé
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par la sortie de fluide du moteur de poussée. En revanche,
il s'en éloigne, lorsque ledit premier élément déflecteur
306a décrit une rotation r horaire autour de l'axe de
liaison 308paa. Le deuxième élément déflecteur 306b étant
monté mobile en miroir du premier 306a, ledit deuxième
élément déflecteur 306b pénètre dans le flux lorsqu'il
décrit une rotation r horaire, comme l'indique la figure
5C et s'en éloigne, lorsque ledit deuxième élément
déflecteur 306b décrit une rotation r antihoraire autour
de l'axe de liaison 308pab. Lesdits premier et deuxième
éléments déflecteurs sont mutuellement agencés pour
pouvoir, en fin de course, entrer en contact l'un avec
l'autre, de sorte à totalement dissiper le flux du moteur
de poussée. Avantageusement les deux éléments déflecteurs
306a et 306b décrivent conjointement une surface
résultante sensiblement en forme d'un V inversé, dont
la base est orientée vers la sortie de fluide, lorsqu'ils
sont en contact l'un avec l'autre, pour favoriser une
dispersion totale et latérale du flux généré par le moteur
de poussée respectivement vers les deux extrémités
distales des deux éléments déflecteurs.
Pour absorber la poussée générée par l'éjection de
fluide de sorte à diminuer les turbulences induites par le
fluide éjecté, chaque élément déflecteur 306a, 306b
présente une première portion dite d'attaque 306aa, 306ba,
une telle première portion comportant un bord d'attaque BA
correspondant à l'extrémité la plus proche de la région
d'éjection de fluide 302b. Ladite portion dite d'attaque
306aa, 306ba, plus particulièrement le bord d'attaque BA,
est avantageusement agencée pour comporter un point de
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force P du vecteur résultant de la force de poussée. Au
sens de l'invention et dans tout le document, on entend
par point de force P , également qualifié de point
d'impact, le point d'application de la force de poussée
5 sur la surface interne de la paroi respective de chaque
élément déflecteur, lorsque ledit élément déflecteur est
en configuration fermée. Un tel point de force P, hébergé
par le bord d'attaque, est ainsi défini comme le point de
stagnation où l'écoulement du fluide éjecté est divisé en
10 deux sections.
A cet effet, chaque élément déflecteur 306a,306b,
présentant chacun une première portion dite d'attaque,
comporte un point de force P. Le positionnement d'un tel
point de force P est déterminé au regard du nombre
15 d'éléments déflecteurs présents au sein du groupe de
poussée ainsi que de la forme de la section transversale
de la tuyère d'éjection : en effet, lorsque le groupe de
poussée comprend deux éléments déflecteurs en
configuration fermée, c'est-à-dire qu'ils sont en contact
20 l'un avec l'autre, le fluide éjecté est dévié en deux
vecteurs résultants lorsque ledit fluide éjecté entre en
contact avec lesdits éléments
déflecteurs.
Préférentiellement, selon les figures 5A à 5D et 6, la
tuyère d'éjection 302n présentant une section transversale
25 sensiblement circulaire, le point de force P est défini
sensiblement à environ un tiers du centre de ladite tuyère
d'éjection 302n.
Par ailleurs, pour permettre l'écoulement et la
déviation du fluide éjecté, la première portion dite
30 d'attaque 306aa, 306bb respective de chaque élément
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déflecteur 306a, 306b comportant un bord d'attaque BA,
présente, au regard d'un axe 314 sensiblement parallèle à
la direction d'éjection de fluide, un angle d'attaque a
lorsque les éléments déflecteurs sont en configuration
fermée (c'est-à-dire lorsqu'ils sont en contact l'un avec
l'autre dans le flux généré par le moteur de poussée 302)
et un angle d'attaque a' lorsque les éléments déflecteurs
sont en configuration ouverte (c'est-à-dire lorsqu'ils
sont éloignés l'un de l'autre, chaque élément déflecteur
étant sorti du flux généré par le moteur de poussée 302).
Selon l'exemple de réalisation décrit en lien avec les
figures 5A à 5D et 6, le moteur du groupe de poussée étant
en position sensiblement verticale, le moteur 302 et la
tuyère d'éjection 302n présentant des sections
transversales sensiblement circulaires, l'axe sensiblement
parallèle à la direction d'éjection de fluide peut
consister en l'axe de révolution 314 du moteur 302. Ainsi,
un tel angle d'attaque a est généralement compris entre
trente et soixante degrés, préférentiellement quarante-
cinq degrés pour générer un minimum de turbulences.
Pour assurer la coopération entre les éléments
déflecteurs 306a, 30b et le moteur 302 d'un groupe de
poussée conforme à l'invention, ledit ensemble déflecteur
304 comporte en outre des moyens de liaison sous la forme
par exemple de bras de liaison 3081aa, 3081ab, chaque bras
de liaison coopérant respectivement et solidairement avec
un des éléments déflecteurs 306a, 306b selon une liaison
mécanique adaptée. Préférentiellement mais non
limitativement, selon les figures 5A à 5D et 6, chacun des
éléments déflecteurs 306a, 306b peut coopérer
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respectivement et solidairement avec une paire de bras de
liaison 3081aa, 3081ab disposés de part et d'autre dudit
élément déflecteur 306a, 306b selon des liaisons
encastrement. Toutefois, l'invention ne saurait être
limitée au nombre de bras de liaison assurant la
coopération entre les éléments déflecteurs 306a, 306b et
le moteur 302 ou encore le type de liaison assurant une
telle coopération. Par ailleurs, la forme et les dimensions
des bras de liaison 3081aa, 3081ab sont agencées ou
déterminées de sorte que les éléments déflecteurs
306a,306b sont positionnés dans une région proche au-
dessous de la sortie d'éjection de fluide 302b et puissent
assurer la déviation dudit fluide éjecté.
En complément, un groupe de poussée 300 conforme à
l'invention comporte un châssis 308 coopérant
solidairement avec le moteur de poussée 302 selon une
liaison encastrement : ledit châssis, de par sa forme et
ses dimensions, est agencé pour ceinturer la tuyère
d'éjection 302n ou plus généralement le moteur de poussée
302. Pour assurer la coopération des éléments déflecteurs
306a, 306b avec le moteur de poussée 302, ledit châssis
coopère également et solidairement avec chacun des
éléments déflecteurs 306a,306b via les bras de liaison
3081aa,3081ab selon des liaisons pivot respectives au
moyen d'axes de liaison 308paa, 308pab, également et
communément qualifiés d'axes pivots. Afin d'assurer le
positionnement de chacun desdits éléments déflecteurs
306a,306b dans une configuration ouverte ou fermée, ces
derniers décrivent ainsi un mouvement de rotation r autour
d'un des axes de liaison 308paa, 308pab correspondant dans
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un plan transversal PI du groupe de poussée 300, ledit
plan transversal PI divisant virtuellement la surface de
sortie de fluide en deux moitiés égales. Au sens de
l'invention, un plan transversal PI est défini comme
tout plan qui sépare symétriquement, le long de la
direction du flux de poussée, le groupe de poussée et, par
voie de conséquence, le moteur de poussée 302, la tuyère
d'éjection 302n, le châssis 308 et les éléments déflecteurs
306a,306b, en deux parties, l'une comportant l'avant et
l'autre comportant l'arrière dudit groupe de poussée,
lesdites parties étant sensiblement égales ou moitiés.
Les mouvements ou déplacements des éléments
déflecteurs 306a, 306b, au regard de la sortie d'éjection
de fluide 302b, peuvent être réalisés par un ou plusieurs
actionneurs 310 agencés pour coopérer avec les éléments
déflecteurs respectifs 306a, 306b. A titre d'exemples non
limitatifs, de tels actionneurs 310 peuvent respectivement
consister en des servomoteurs. De tels actionneurs 310
sont agencés pour provoquer les mouvements de rotation
respectifs desdits éléments déflecteurs 306a, 306b. Selon
l'exemple de réalisation décrit en lien avec les figures
5A à 5D et 6, de tels actionneurs 310 comprennent ou
coopèrent avec un palonnier 310p. Par ailleurs, de tels
actionneurs peuvent coopérer de manière opérationnelle
avec les éléments déflecteurs 306a, 306b par une ou
plusieurs liaisons ou constructions mécaniques 312a, 312b.
A cet effet, un groupe de poussée comporte avantageusement
des bielles 312a,312b coopérant respectivement et
solidairement en une première extrémité avec les éléments
déflecteurs 306a, 306b et en une deuxième extrémité avec
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les palonniers 310p des actionneurs 310, chacune des
bielles définissant un point d'action de poussée 312ap et
étant agencée pour transmettre le mouvement de rotation du
palonnier à l'élément déflecteur 306a,306b correspondant.
Au sens de l'invention, on entend par bielle , tout
élément longitudinal ou toute barre dotée de deux
articulations et destinée à transmettre et transformer un
mouvement rotatif en un mouvement de translation entre
deux pièces articulées, plus particulièrement un palonnier
310p et un bras de liaison 308paa, 308pab, à ses extrémités
suivant des axes parallèles. Une telle bielle consiste
ainsi en un élément de liaison de longueur constante monté
rotatif aux extrémités du palonnier et d'un bras de liaison
308paa, 308pab et peut comporter une biellette de
direction. En variante, l'invention prévoit que l'ensemble
bielle-palonnier puisse être remplacé par un vérin pour
assurer la transmission du ou des mouvements de rotation
respectifs des éléments 306a, 306b.
La transmission des mouvements à partir de
l'actionneur et au travers des palonniers et bielles peut
entraîner la création de jeux mécaniques et un ballotement
en résonance des axes de liaison 308paa, 308pab. Pour
pallier et absorber de tels jeux mécaniques, un groupe de
poussée 300 conforme à l'invention comporte des bagues
préférentiellement mais non limitativement en bronze, non
représentées sur les figures, à des fins de simplification.
Néanmoins, une trop grande absorption des jeux mécaniques
peut altérer le bon fonctionnement du groupe de poussée et
plus particulièrement les mouvements en rotation des
éléments déflecteurs 306a, 306b. Il est ainsi avantageux
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d'assurer la création d'une friction contrôlée au niveau
des axes de liaisons 308paa, 308pab, de sorte à limiter
les forces de résonance. A cet effet, le groupe de poussée
conforme à l'invention peut comprendre des rondelles
5 élastiques mécaniques 308ra, 308rb disposées agencées et
disposées de sorte à ceinturer les axes de liaisons 308paa,
308pab.
Comme mentionné précédemment, les éléments déflecteurs
306a, 306b sont montés mobiles en rotation sur le châssis
10 308 via des bras de liaison 3081aa, 3081ab selon des
mouvement de rotation r, l'extrémité distale desdits bras
de liaison coopérant solidairement selon des liaisons
mécaniques encastrement avec les éléments déflecteurs
306a, 306b, de sorte à pivoter chacun autour des axes de
15 liaison 308paa, 308pab, lesdits axes de liaison 308paa,
308pab étant préférentiellement positionnés au-dessus ou
en amont de la sortie d'éjection de fluide 302b et, par
voie de conséquence, de la force de poussée du moteur de
poussée 302. Un tel positionnement en amont de la région
20 d'éjection du fluide s'avère d'ores et déjà
particulièrement avantageux puisqu'il confère un avantage
mécanique au bras de levier ou couple résultant de
l'actionneur pour vaincre et résister aux efforts de sortie
de poussée du moteur 302, lors de l'ouverture et la
25 fermeture des éléments déflecteurs 306a, 306b durant le
fonctionnement du groupe de poussée. Néanmoins, comme
mentionné précédemment, un positionnement aléatoire ou
quelconque des axes de liaison 308paa, 308pab peut avoir
des conséquences néfastes sur l'emploi d'un groupe de
30 poussée 300 puisque, lorsque le bord d'attaque BA d'un
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élément déflecteur, c'est-à-dire l'extrémité la plus
proche de la région d'éjection de fluide, entre en contact
avec, ou pénètre, la sortie ou région d'éjection de fluide,
de sorte à quitter une configuration ouverte pour parvenir
à une configuration fermée, ou réciproquement s'éloigne de
la sortie ou région d'éjection de fluide 302b, de sorte à
quitter une configuration fermée pour parvenir à une
configuration ouverte. En effet, la puissance du fluide
éjecté du moteur de poussée et/ou de la dispersion d'une
partie dudit fluide par l'élément déflecteur 306b,
symbolisés par les vecteurs F1 et F2 respectivement
vertical et horizontal référencés sur la figure 5C, peut
avoir un effet repoussoir ou aspirant particulièrement
puissant sur l'élément déflecteur, imposant des
contraintes ou des efforts sur la course ou les mouvements
de l'élément déflecteur et nécessitant en conséquence un
moteur et/ou un actionneur de plus forte puissance
présentant un encombrement et un coût plus importants,
l'utilisation d'actionneurs de fortes puissances et/ou un
pilotage maîtrisé et précis pour vaincre de telles
contraintes ou de tels efforts et pour assurer la stabilité
d'un dispositif de propulsion équipé d'un ou plusieurs
groupe de poussée comportant notamment des éléments
déflecteurs tels que décrits précédemment.
L'expérience a donc ainsi montré la nécessité de
positionner très précisément, de manière déterminée, le
point de pivot des axes de liaison 308paa, 308pab au regard
des différents éléments du groupe de poussée, de sorte à
décupler les performances du groupe de poussée, tout en
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diminuant l'encombrement dudit groupe de poussée mais
également le débit de carburant.
Décrivons à présent un agencement mutuel des éléments
déflecteurs 306a, 306b et du groupe de poussée 300, plus
particulièrement le châssis 308, pour minimiser voire
supprimer l'effet repoussoir ou aspirant néfaste au
fonctionnement d'un groupe de poussée conforme à
l'invention lorsqu'un élément déflecteur 306a ou 306b
pénètre le flux de poussée généré par le moteur du groupe
de poussée. Un tel agencement mutuel est plus
particulièrement basé sur la détermination du
positionnement relatif de chaque axe de liaison 308paa,
308pab, assurant respectivement la liaison pivot avec
l'élément déflecteur 306a, 306b au travers d'un bras de
liaison 3081aa, 3081ab, au regard de la sortie 302b de
fluide du groupe de poussée 300. Un tel positionnement, en
lien avec les figures 5C et 5D, est déterminé par les
distances D2 et D5 projetées dans le plan transversal PI,
déterminant la course de l'élément déflecteur 306a, 306b
monté mobile en rotation au regard du châssis 308 du groupe
de poussée 300, où :
- la distance D2 consiste en la distance verticale
entre l'un des axes de liaison 308paa,308pab et
un point de force P du vecteur résultant de la
force de poussée lorsque l'élément déflecteur
concerné est en configuration fermée;
- la distance D5 consiste en la distance
horizontale entre ledit axe de liaison
308paa,308pab et le point de force P.
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Les distances D2 et D5 sont elles-mêmes déterminées à
partir d'un certain nombre de paramètres déterminés et/ou
prédéterminés, tels qu'ils seront décrits dans la suite du
document. Les distances et angles mentionnés dans le
présent document sont exprimés en projection dans le plan
de coupe décrit par les figures 5C et 5D. Plus
particulièrement, les distances D2 et D5 sont déterminées
telles que :
R1 b
2 Dn = 7
D2 =
tan al tan(a' ¨ a)
et
C2
C4 C3 ¨ C1 (F1 = D2) ¨ (D) = D4
D5 = ¨ = __________________________
Fl F1 = F1
où :
- Dn consiste en le diamètre de la tuyère d'éjection
302n,
- b consiste en un facteur prédéterminé compris
entre 1 et 1.3,
- al consiste en la différence angulaire maximale
entre l'angle d'attaque a' de l'élément
déflecteur 306a,306b au regard d'un axe 314
sensiblement parallèle dans le plan transversal
PI à la direction d'éjection de fluide en
configuration ouverte et l'angle d'attaque a de
l'élément déflecteur 306a, 306b au regard d'un
axe 314 sensiblement parallèle dans le plan
transversal PI à la direction d'éjection de
fluide en configuration fermée,
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- C4 consiste en le contre-couple recherché que
l'on souhaite minimiser pour optimiser les
actionneurs 310 et plus largement le moteur de
poussée 302, c'est-à-dire la différence entre le
couple de fermeture C3 à l'axe de liaison
306paa,306pab et le couple du système mécanique
Cl au point de l'axe de liaison,
- Fi consiste en la norme du vecteur résultant
horizontal de la poussée,
- Cl consiste en le couple du système mécanique au
point de l'axe de liaison,
- C2 consiste en le couple servomoteur de
l'actionneur prédéterminé,
- D3 consiste en la longueur du palonnier
prédéterminée,
- D4 consiste en la distance entre l'axe de liaison
308paa,308pab et le point d'action de poussée
312ap,
- C3 consiste en le couple de fermeture à l'axe de
liaison 308paa,308pab.
lesdites distances D2 et D5 sont avantageusement
choisies pour minimiser la valeur du contre-couple C4.
Décrivons à présent, au travers d'un exemple préféré
mais non limitatif, la détermination des distances D2 et
D5 précédemment mentionnées au regard de divers
paramètres, lorsque le moteur de poussée présente une force
de poussée sensiblement égale à quarante kilogrammes et
les éléments déflecteurs définissent un angle d'attaque a
sensiblement égal à quarante-cinq degrés.
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Préférentiellement mais non limitativement, au
préalable, le positionnement relatif entre les éléments
déflecteurs 306a,306b et la sortie d'éjection de fluide
302b peut être prédéterminé au moyen d'une distance Dl. La
5 distance D1 consiste en la distance entre l'extrémité basse
de la tuyère d'éjection 302n définissant la sortie de
fluide 302b du groupe de poussée et les bords d'attaque BA
respectifs des éléments déflecteurs 306a,306b et est
déterminée, pour fournir des performances optimales et
10 éviter toute surpression du groupe de poussée 300 qui
pourrait potentiellement endommager le moteur de poussée
302 ou plus largement ledit groupe de poussée 300, de sorte
qu'elle soit sensiblement égale au diamètre Dn de la tuyère
d'éjection 302n multiplié par un facteur compris entre
15 zéro virgule trois et un virgule deux. Selon un mode de
réalisation non limitatif d'un groupe de poussée 300
conforme à l'invention décrit notamment en lien avec les
figures 5C et 5D, le diamètre Dn étant sensiblement égale
à soixante-dix millimètres, la distance D1 peut être
20 comprise entre vingt-et-un et quatre-vingt-quatre
millimètres. Préférentiellement, la tuyère d'éjection 302n
du groupe de poussée 300 définissant une section
sensiblement transversale, la distance D1 peut être
sensiblement égale au diamètre Dn de la tuyère d'éjection
25 302n.
L'angle al consiste en la différence angulaire
maximale entre l'angle d'attaque a' de l'élément
déflecteur 306a, 306b au regard d'un axe 314 sensiblement
parallèle dans le plan transversal PI à la direction
30 d'éjection de fluide, correspondant au sein des figures 5C
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et 5D à l'axe de révolution 314 du moteur de poussée 302,
en configuration ouverte et l'angle d'attaque a de
l'élément déflecteur 306a, 306b au regard du même axe 314
sensiblement parallèle dans le plan transversal PI à la
direction d'éjection de fluide en configuration fermée et
est déterminé, pour fournir des performances optimales, de
sorte qu'il soit compris entre cinq et trente degrés. Selon
un mode de réalisation non limitatif d'un groupe de poussée
conforme à l'invention décrit notamment en lien avec les
figures 5C et 5D, ledit angle al peut être sensiblement
égale à quatorze degrés.
La distance maximale d'ouverture R1 entre les bords
d'attaque BA des éléments déflecteurs 306a, 306b peut être
comprise entre une fois et une virgule trois fois le
diamètre Dn de la tuyère d'éjection 302n.
Préférentiellement, pour diminuer la consommation de
carburant et bénéficier ou conserver la pleine puissance
de la poussée du moteur 302, la distance maximale
d'ouverture R1 peut être sensiblement égale au diamètre Dn
de la tuyère d'éjection 302n. Selon un mode de réalisation
non limitatif d'un groupe de poussée conforme à l'invention
décrit notamment en lien avec les figures 5C et 5D, le
diamètre Dn étant sensiblement égal à soixante-dix
millimètres, la distance R1 peut être sensiblement égale
à soixante-dix millimètres.
Pour déterminer la distance D2, considérons la formule
de trigonométrie suivante : dans un triangle rectangle, la
tangente d'un angle est égale au rapport du coté opposé
sur le coté adjacent. Selon les figures 5C et 5D, la
tangente de l'angle al est ainsi égale au rapport de la
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distance linéaire horizontale PP' du point de force entre
une configuration ouverte et une configuration fermée,
correspondant à la distance maximale d'ouverture R1 entre
les bords d'attaque des éléments déflecteurs 306a, 306b
divisée par un facteur deux, sur la distance D2. Ainsi, la
distance D2 est égale au rapport de la moitié de la
distance maximale d'ouverture R1 sur la tangente de l'angle
Ri
al, soit finalement : D2= Selon
un mode de
tan al
réalisation non limitatif d'un groupe de poussée 300
conforme à l'invention décrit notamment en lien avec les
figures 5C et 5D, la distance R1 étant sensiblement égale
à soixante-dix millimètres et l'angle al étant
sensiblement égale à quatorze degrés, la distance D2 peut
être comprise entre cent-vingt et cent-
soixante
millimètres, préférentiellement sensiblement égale à cent-
quarante millimètres.
Par ailleurs, la distance D5 peut être déterminée comme
égale au rapport du contre-couple C4 sur le vecteur
résultant horizontal Fi de la poussée.
Considérons tout d'abord la valeur de la force de
poussée résultante horizontale Fi dans un mode de
réalisation d'un groupe de poussée conforme à l'invention
décrit en lien avec les figures 5C et 5D. Pour rappel,
pour minimiser les turbulences et l'effort de serrage,
l'angle d'attaque a, lorsque l'élément déflecteur 306a,
306b est en configuration fermée, a été déterminé de sorte
qu'il soit sensiblement égal à quarante-cinq degrés.
Ainsi, la valeur de la force de poussée résultante
horizontale Fi est également à la valeur de la force de
poussée résultante verticale F2. Par ailleurs, un groupe
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de poussée 300 conforme à l'invention comporte
avantageusement deux éléments déflecteurs 306a, 306b.
Ainsi, la valeur de la force de poussée résultante
horizontale Fi peut être égale au rapport de la force de
poussée du moteur divisé par un facteur deux, ce rapport
étant à nouveau divisé par deux. Selon les figures 5C et
5D, comme précisé précédemment, considérons une force de
poussée du moteur sensiblement égale à quarante
kilogrammes : la valeur de la force de poussée résultante
horizontale Fi peut être ainsi égale à dix kilogrammes.
Comme mentionné précédemment, l'angle d'attaque a,
lorsque l'élément déflecteur 306a, 306b est en
configuration fermée, étant égal à quarante-cinq degrés,
la valeur de la force de poussée résultante horizontale Fi
est également à la valeur de la force de poussée résultante
verticale F2. Selon les figures 5C et 5D, la valeur de la
force de poussée résultante verticale F2 peut être ainsi
égale à dix kilogrammes.
Déterminons à présent, pour estimer le contre-couple
C4, le couple Cl du système mécanique au point de l'axe de
liaison 308paa, 308pab. Le couple Cl peut être déterminé
comme égal au rapport du couple servomoteur C2 de
l'actionneur 310 prédéterminé sur la longueur du palonnier
D3 également prédéterminée, ledit rapport étant ensuite
multiplié par la distance D4, correspondant à la distance
entre le point de l'axe de liaison 308paa, 308pab et le
point d'action de poussée 312ap, en l'espèce et selon les
figures 5C et 5D, correspondant à la longueur de la bielle.
La distance D4, dépendante du couple C2 du servomoteur C2,
est donc déterminée en fonction dudit couple, ainsi que de
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la forme et des dimensions de l'élément déflecteur 306a,
306b, de sorte à diminuer l'encombrement et minimiser les
imprécisions dues à l'actionneur et les jeux mécaniques
présents de manière non limitative lors de la transmission
des mouvements entre les bielles, les biellettes et les
palonniers, de tels jeux créant des vibrations. Selon un
mode de réalisation non limitatif d'un groupe de poussée
300 conforme à l'invention décrit notamment en lien avec
les figures 5C et 5D, la distance D3 étant sensiblement
égale à vingt-quatre millimètres, le couple C2 du
servomoteur prédéterminé étant sensiblement égale à vingt-
deux kilogrammes centimètres et la distance D4 étant
sensiblement égale à cent-trente-quatre millimètres, le
couple Cl peut être sensiblement égal à cent-vingt-deux
kilogrammes centimètres.
Déterminons à présent, pour estimer toujours le
contre-couple C4, le couple C3 de fermeture au point de
l'axe de liaison 308paa, 308pab, autrement dit le couple
à vaincre avec la force de poussée. Le couple C3 peut être
déterminé comme égal à la valeur de la force de poussée
résultante horizontale Fi multipliée par la distance D2.
Selon un mode de réalisation non limitatif d'un groupe de
poussée conforme à l'invention décrit notamment en lien
avec les figures 5C et 5D, la valeur de la force de poussée
résultante horizontale Fi étant sensiblement égale à dix
kilogrammes et la distance D2 étant sensiblement égale à
cent-quarante millimètres, le couple C3 peut être
sensiblement égal à cent-quarante kilogrammes centimètres.
Enfin, déterminons le contre-couple C4 que l'on
souhaite minimiser. Le contre-couple C4 peut être
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déterminé comme égal à la différence entre le couple C3 de
fermeture au point de l'axe de liaison et le couple Cl du
système mécanique au point de l'axe de liaison, ledit
couple Cl avantageusement multiplié par un coefficient de
5 sécurité prédéterminé compris entre zéro et un. Un tel
coefficient de sécurité permet d'exploiter l'actionneur
310 à un pourcentage de sa puissance, de sorte à préserver
l'intégrité de l'actionneur 310 et garantir la fiabilité
et l'agilité dudit actionneur 310. Ainsi, l'application de
10 ce coefficient de sécurité permet de sur-dimensionner
ledit actionneur 310 à des fins de préservation et de
fiabilité, tout en gardant un actionneur de faible
puissance, très réactif et de faible coût. Selon un mode
de réalisation non limitatif d'un groupe de poussée
15 conforme à l'invention décrit notamment en lien avec les
figures 5C et 5D, le coefficient de sécurité prédéterminé
étant égal à zéro virgule trois, le couple C3 étant
sensiblement égal à cent-quarante kilogrammes centimètres
et le couple Cl étant sensiblement égal à cent-vingt-deux
20 kilogrammes centimètres, le couple C4 peut être estimé
comme sensiblement égal à cent-trois kilogrammes
centimètres.
Finalement, déterminons la distance D5. Selon un mode
de réalisation non limitatif d'un groupe de poussée
25 conforme à l'invention décrit notamment en lien avec les
figures 5C et 5D, le contre couple C4 étant sensiblement
égale à cent-cinq kilogrammes centimètres et la valeur de
la force de poussée résultante horizontale Fi étant
sensiblement égale à dix kilogrammes, la distance D5 peut
30 être sensiblement comprise entre quatre-vingts et cent-
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vingt millimètres, préférentiellement égale à dix
centimètres ou cent millimètres.
Pour permettre notamment l'annulation du couple
résultant entre le bras de levier et la force de poussée
résultante verticale, le moteur 302, le châssis 308 et/ou
les éléments de liaison 306a, 306b d'un groupe de poussée
300 conforme à l'invention sont mutuellement agencés pour
satisfaire les critères définis par les deux distances D2
et D5 telles que précédemment déterminées pour notamment
minimiser la valeur du contre-couple C4.
Plus précisément, selon l'exemple de réalisation d'un
groupe de poussée décrit en liaison avec les figures 5A à
5D, chaque élément déflecteur 306a, 306b d'un groupe de
poussée 300 conforme à l'invention présente un nouveau
profil et un nouvel agencement, notamment pour améliorer
la stabilité et la fiabilité d'un tel groupe de poussée
300, en améliorant la déviation et/ou la dissipation du
fluide éjecté lors de son passage au sein desdits éléments
déflecteurs 306a, 306b. Préférentiellement mais non
limitativement, selon un exemple de réalisation d'un
groupe de poussée 300 conforme à l'invention décrit
notamment en lien avec les figures 5A à 5D et 6, chaque
élément déflecteur 306a,306b peut définir respectivement
une surface sensiblement curviligne et inclinée de section
sensiblement semi-circulaire, s'apparentant à un profil de
gouttière. L'invention ne saurait toutefois être limitée
à ce seul exemple de réalisation et de profil d'éléments
déflecteurs. Tout profil permettant d'assurer des
fonctions de déviation et/ou de dissipation du fluide
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éjecté lors de son passage au sein dudit élément déflecteur
pourrait être en lieu et place employé.
Comme mentionné précédemment, chaque élément
déflecteur 306a, 306b comprend ou présente une première
portion dite d'attaque 306aa, 306ba, agencée pour
comporter le point de force ou point d'impact P du vecteur
résultant de la force de poussée, le point de force P étant
défini sensiblement à environ un tiers du centre de la
tuyère d'éjection lorsque celle-ci présente une section
transversale sensiblement circulaire, comportant un bord
d'attaque BA, c'est-à-dire l'extrémité la plus proche de
la région d'éjection de fluide 302b et présentant un angle
d'attaque a au regard de l'axe de révolution 314 du moteur
302 lorsque les éléments déflecteurs sont en configuration
fermée, permettant d' absorber la poussée générée par
l'éjection de fluide de sorte à diminuer les turbulences
induites par le fluide éjecté. Comme précisé précédemment,
un tel angle d'attaque a est généralement compris entre
trente et soixante degrés, préférentiellement quarante-
cinq degrés pour générer un minimum de turbulences.
En variante ou en complément, chaque élément
déflecteur 306a, 306b peut présenter ou définir une
deuxième portion dite stationnaire 306at, 306bt dans le
prolongement de la première portion, une telle deuxième
portion présentant une surface interne sensiblement plane,
permettant la création d'une dépression dans l'élément
déflecteur et favorisant un écoulement laminaire du fluide
éjecté au sein dudit élément déflecteur 306a, 306b. Une
telle deuxième portion permet ainsi de diminuer les
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turbulences, vibrations et/ou perturbations induites par
l'éjection du fluide.
Également, toujours en variante ou en complément,
chaque élément déflecteur 306a, 306b peut présenter ou
définir une troisième portion, éventuellement optionnelle,
dite de contre-poussée ou poussée inversée 306ar, 306br
dans le prolongement de la deuxième portion, présentant un
angle de poussée inversée 5, permettant de maintenir la
stabilité d'un dispositif de propulsion quand bien même un
des groupes ou moteurs de poussée présents dans le
dispositif de propulsion est défaillant. L'angle de
poussée inversée 5 peut être ainsi déterminé de sorte que
le vecteur résultant de l'écoulement de fluide dans un
élément déflecteur, lorsque celui-ci est en configuration
fermée, définisse au regard d'un axe 314 sensiblement
parallèle à la direction d'éjection de fluide, une
direction opposée à celle du vecteur de la force de
poussée. Une telle troisième portion peut ainsi être
agencée pour orienter une partie du flux éjecté dans le
sens opposé de la sortie d'éjection de fluide. Par exemple,
lorsqu'un groupe de poussée d'un dispositif de propulsion
comportant quatre groupes de poussée, tel que celui décrit
en lien avec la figure 4, est défaillant, le groupe de
poussée opposé à celui défaillant peut, grâce à cette zone
ou portion, assurer le maintien de l'équilibre dudit
dispositif de propulsion. En effet, l'actionnement et
l'agencement conjugués des éléments déflecteurs du groupe
de poussée, en état de fonctionnement, peut délivrer une
poussée positive ou négative et maintient ainsi
l'équilibre du dispositif de propulsion. Un tel angle de
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poussée inversée 5 est déterminé entre la direction que
suivrait le fluide en l'absence de la troisième portion et
celle que suit ledit fluide en la présence de ladite
troisième portion, et est généralement compris entre cinq
et quinze degrés, préférentiellement dix degrés pour
générer un minimum de turbulences. Cette situation
illustre clairement que la contre-poussée générée par
l'exploitation des éléments déflecteurs agencés selon
l'invention, n'a pas pour effet de freiner ou de modifier
drastiquement le déplacement du dispositif de propulsion,
comme le divulgue l'état de la technique précédemment
évoqué. Bien au contraire, l'enseignement technique selon
l'invention permet d'assurer un maintien de trajectoire et
de vol d'un dispositif de propulsion comportant un tel
groupe de poussée, décuplant ainsi la fiabilité dudit
dispositif de propulsion, quand bien même le groupe de
poussée soit partiellement défaillant.
Par ailleurs, toujours en variante ou en complément,
pour améliorer les performances d'un groupe de poussée
pour dispositif de propulsion conforme à l'invention, la
section transversale de l'élément déflecteur présentant
une forme sensiblement en U , la largeur La, Lb de
l'élément déflecteur 306a, 306b peut être comprise en une
fois et une virgule deux fois le diamètre Dn de la tuyère
d'éjection 302n. Enfin, toujours en variante ou en
complément, de sorte à éviter toute perte de charge
inutile, l'invention prévoit que la distance maximale
d'ouverture entre les bords d'attaque des éléments
déflecteurs 306a, 306b peut être comprise entre une fois
et une virgule trois fois le diamètre Dn de la tuyère
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d'éjection 302n. Une distance maximale d'ouverture R1
entre les bords d'attaque des éléments déflecteurs 306a,
306b sensiblement égale à une virgule trois fois le
diamètre Dn permet d'augmenter l'efficacité du groupe de
5 poussée, les éléments déflecteurs 306a, 306b étant alors
positionnés sensiblement hors de la trajectoire de sortie
de fluide ou de la poussée du moteur 302, permettant audit
moteur 302 et plus généralement le groupe de poussée 300,
une puissance et/ou une force de poussée maximale.
10 Néanmoins, elle entraîne également une augmentation de
l'encombrement induit par ledit groupe de poussée.
En outre, comme indiqué précédemment, indépendamment
de la géométrie d'un groupe de poussée conforme à
l'invention lui conférant, d'une part, une très grande
15 réactivité d'actionnement des éléments déflecteurs et/ou,
d'autre part, la délivrance d'une poussée positive ou
négative au regard de la direction d'éjection de fluide du
propulseur ou moteur de poussée, les éléments déflecteurs
d'un tel groupe de poussée peuvent être actionnés
20 conjointement ou de manière indépendante l'un de l'autre.
Ainsi, les éléments déflecteurs peuvent être actionnés de
manière synchrones, leurs mouvements respectifs au regard
du flux étant symétriques par rapport à la direction
d'éjection de fluide du propulseur, ou de manière
25 asynchrone, lesdits éléments déflecteurs décrivant des
rotations respectives (ou des déplacements relatifs dans
le flux) non symétriques, l'un des deux éléments
déflecteurs pouvant même demeurer immobile, de sorte que
la dispersion de la poussée dudit propulseur ne soit pas
30 réalisée de manière équilibrée par les deux éléments
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déflecteurs. De cette manière, le groupe de poussée permet
de provoquer un déplacement latéral du dispositif de
propulsion. De par leurs déplacements respectifs et
relatifs dans le flux, les deux éléments déflecteurs
créent, non pas une diminution de la poussée du propulseur,
mais provoque une poussée latérale. Un tel pilotage
asynchrone des deux éléments déflecteurs permet un
contrôle très précis du lacet ou yaw selon une
terminologie anglo-saxonne, mais aussi un déplacement
précis et latéral, ou en crabe , dudit dispositif de
propulsion, sans nécessiter une inclinaison de l'assiette
du dispositif de propulsion, ce dernier pouvant demeurer
horizontal et se déplacer latéralement ou sur lui-même.
Réciproquement, un actionnement dissocié ou asynchrone
desdits éléments déflecteurs d'un groupe de poussée
conforme à l'invention permet d'ajuster ou asservir
l'assiette d'un dispositif propulsion, tel que celui
illustré par exemple par la figure 4, aux mouvements d'une
plateforme d'accueil mouvante, telle que le pont d'un
navire empreint d'un tangage et/ou d'un roulis, sans
provoquer un déplacement latéral dudit dispositif de
propulsion au-dessus de sa cible d'atterrissage.
L'atterrissage ou amerrissage d'un tel dispositif de
propulsion est ainsi facilité et sécurisé. Un tel pilotage
indépendant des éléments déflecteurs d'un même groupe de
poussée est particulièrement distinctif au regard de
l'enseignement découlant de l'état de la technique.
Selon un autre objet comme précisé précédemment,
l'invention concerne un dispositif de propulsion 10
comportant une plateforme 11, un ou plusieurs groupes de
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poussée 300, 12, des moyens supports 14 coopérant
solidairement avec la plateforme 11 et étant agencés pour
maintenir et soutenir ledit groupe de poussée 300, 12.
Avantageusement, pour décupler les performances du
dispositif de propulsion, tout en diminuant l'encombrement
dudit dispositif de propulsion mais également la
consommation en carburant, l'un desdits groupes de poussée
300,12 est conforme à l'invention.
Un tel dispositif de propulsion peut offrir à son
utilisateur, une assistance au pilotage intéressante, bien
que débrayable sur demande ou autorisation expresse
éventuellement. Le ou les propulseurs d'un groupe de
poussée, mais aussi les actionneurs des éléments
déflecteurs d'un groupe de poussée conforme à l'invention
et équipant un tel dispositif de propulsion, peuvent être
pilotés ou commandés à l'aide de signaux numériques ou
électriques depuis une unité de traitement, par exemple
sous la forme d'un ou plusieurs microprocesseurs,
calculateurs ou microcontrôleurs mettant en uvre un
procédé de pilotage du ou des groupe de poussée d'un
dispositif de propulsion, pour que soient contrôlées et
maîtrisées les trajectoires, assiettes et altitudes
décrites par ledit dispositif de propulsion en réponse à
des consignes d'un utilisateur, passager ou pilote
distant. La mise en uvre d'un tel procédé peut être
avantageusement provoquée par l'interprétation ou
l'exécution d'instructions d'un produit programme
d'ordinateur dont lesdites instructions ont été
préalablement chargées ou inscrites dans une mémoire de
programmes de l'unité de traitement. Cette dernière peut
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en outre comporter ou coopérer avec une mémoire de données
destinée à recueillir des données délivrées par d'autres
organes, par exemple des capteurs et/ou une ou plusieurs
interfaces homme-machine de consigne. Une telle mémoire de
données peut en outre enregistrer un ou plusieurs
paramètres de configuration limitant les degrés de liberté
que l'on souhaite accorder à un utilisateur pilote du
dispositif de propulsion. A titre d'exemple non limitatif,
de tels paramètres de configuration peuvent déterminer un
référentiel, par exemple, sous la forme d'une altitude
et/ou d'une vitesse de propulsion maximales, relatives à
un passager de corpulence moyenne pilotant ledit
dispositif de propulsion.
Ledit utilisateur peut renseigner l'unité de
traitement, par exemple par une gestuelle déterminée, d'un
souhait de changement de trajectoire ou d'altitude. Pour
cela, le dispositif de propulsion peut comporter une
interface homme-machine de consigne ou d'entrée sous la
forme avantageuse d'une télécommande. Pour asservir
l'assiette et/ou la trajectoire courantes du dispositif de
propulsion au regard d'une assiette et trajectoire
nominales, l'unité de traitement peut coopérer
avantageusement, par voie filaire ou sans fil, avec un ou
plusieurs capteurs, avantageusement un ensemble de
capteurs, tels que des gyroscopes, sur trois axes
permettant de définir, à chaque instant, la position
courante dans l'espace d'un dispositif de propulsion
conforme à l'invention, grâce aux accélérations et aux
champs magnétiques qu'ils subissent. Un tel ensemble de
capteurs peut être similaire à celui équipant par exemple
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des aéronefs, connus sous l'acronyme AHRS, pour Attitude
and Heading Reference System selon une terminologie
anglo-saxonne ou encore sous l'appellation de centrale
inertielle . Ledit ensemble de capteurs exploite des
vibrations permettant de mesurer des changements de
direction ou encore l'accélération de la gravité pour
donner une référence verticale. De tels capteurs délivrent
ainsi des mesures du roulis et/ou du tangage décrits par
le dispositif de propulsion. Grâce à l'agencement d'un
groupe de poussée conforme à l'invention, le pilotage d'un
dispositif de propulsion devient précis et réactif de
manière inégalée à ce jour. En effet, le ou les groupes de
poussée d'un tel dispositif de propulsion répondent aux
consignes de pilotage en quelques centièmes de seconde, au
lieu de plusieurs secondes si la poussée et/ou
l'orientation en tant que telles des propulseurs étaient
pilotés conformément à l'état de l'art.
L'invention a été décrite, dans le cadre d'une
application en lien avec un dispositif de propulsion,
généralement à propulsion verticale, un tel dispositif de
propulsion pouvant éventuellement assurer les mouvements
d'un passager ayant pris place sur ledit dispositif de
propulsion ou d'éventuelles marchandises dont le
dispositif de propulsion assurerait le transport.
Toutefois, l'invention ne saurait être limitée à ce seul
exemple de réalisation. En variante, un tel groupe de
poussée pourrait être employé en lien avec tout type de
dispositif de propulsion.
