Hélicoptère. Les hélicoptères préconisés jusqu'à ce jour présentent de graves inconvénients et, entre autres: ils sont instables au point fixe, du fait de la rotation des hélices sustenta- trices, deux à deux, en sens inverse, et cette instabilité rend le pilotage très difficile; la transmission mécanique de la puissance du moteur aux hélices sustentatrices est délicate à réaliser à cause de la très forte démultipli cation à obtenir; les organes de transmission et de commande sont très compliqués et le poids des organes de transmission né cessaires est prohibitif pour un appareil des tiné à un usage commercial;
en outre, le ren dement aérodynamique, en translation hori zontale, est très mauvais, car ce régime est fonction de l'inclinaison vers l'avant de l'axe de rotation des hélices sustentatrices.
L'hélicoptère, objet de l'invention, évite ces inconvénients. Il présente la particularité que l'appareil de propulsion comportant au moins une hélice tractive, avec moteur à axe sensiblement horizontal, montée dans un fuselage ayant des gouvernails de direction et de profondeur, est indépendant de l'ap pareil de sustentation constitué par des pales tournant dans le même sens et articulées in dividuellement par une rotule sur un man chon commun susceptible de tourner libre ment autour d'une colonne cylindrique ver ticale, fixée à la partie supérieure du fuse lage. Cette construction perfectionnée permet l'envol vertical, l'immobilisation à une hau teur déterminée, la translation horizontale, la montée et la descente dans toutes les direc tions, ainsi que le planement.
Dans le dessin annexé, donné à titre d'exemple: La fig. 1 est une vue de face d'une forme d'exécution de l'objet de l'invention supposée en plein vol, les branches des pales susten- tatrices étant prévues au-dessous des pales, et La fig. 2 en est une vue de profil, avec certaines parties coupées; La fig. d est une vue en coupe, à plus grande échelle, suivant le plan III-III de la fig. 6; La fig. 4 est une vue de détail, à plus grande échelle, en coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 7, montrant les moyeux des hélices des moteurs montés sur les pales sus tentatrices;
La fig. 5 est une vue de face, analogue à celle de la fig. 1, d'une variante de cons truction, les branches des pales sustentatrices étant prévues au-dessus des pales, ce qui per met de diminuer l'encombrement vertical de l'appareil; La fig. 6 est la vue de profil correspon dante, partie en arrachement; La fig. 7 représente une vue en plan de l'hélicoptère, et La fig. 8 est une vue en perspective mon trant le détail d'une commande.
L'hélicoptère est constitué par un fuse lage 1 avec train d'atterrissage 2 et une bé quille 3, de hauteur telle que l'axe de l'ap pareil soit sensiblement vertical au repos; un moteur 4 à axe sensiblement horizontal et son hélice 5 à quatre pales composent le système propulseur.
Dans le fuselage 1, se trouvant les diffé rents organes à la disposition du pilote, et notamment: le manche à balai latéral 8 (fig. 2 et 6) qui commande les gouvernails de di rection 6 et de profondeur 7 et permet au gouvernail de direction de tourner autour d'un axe horizontal et d'un axe vertical; les pédales 9 et 10 qui commandent, par l'inter médiaire des cables d'acier 12 et 13, respec tivement les gaz du moteur de propulsion 4 et des moteurs 11 montés sur les pales susten- tatrices 16; le levier 14 (fig. 3) qui commande l'incidence des diverses pales 16 de l'hélice sustentatrice et qui peut être bloqué par le pilote dans la position désirée, grâce aux sec teurs dentés 15.
Ce levier 14 entraîne dans son mouve ment la fourche 17 qui embrasse le manchon 18. Sur ce manchon, qui coulisse le long du cylindre 22, sont fixés, en deux points diamé tralement opposés, deux câbles d'acier 19 et 19' (fig. 8) qui s'élèvent dans la colonne cy lindrique 23, passent sur les poulies supé rieures 20, descendent et contournent les pou lies supérieures 21 et se referment sur eux-mêmes à leur attache sur le manchon 18 en 18a et 18b. Ces câbles traversent la co lonne 23 par des fentes 23a et 23b et sont fixés individuellement à la couronne 63, de façon que le mouvement du manchon 18 entraîne le déplacement dans le même sens de la couronne 63.
Le roulement à billes 100 (fig. 3) soli daire de cette couronne 63 coulisse aussi ver ticalement le long de la partie supérieure de la colonne cylindrique 23. Par l'intermé diaire des tirants tubulaires 24, la position du roulement à billes 100 commande l'angle d'incidence des pales sustentatrices 16, grâce à ce que ces tirants 24 sont articulés, d'une part, à une extrémité, sur le roulement 100 et, d'autre part, à leur autre extrémité, sur les glissières 37, fixées sur les bords d'attaque des pales 16. Pour empêcher ces tubes 24 de travailler à la com pression pendant le déplacement du roule ment à billes 100 vers le bas, quand on di minue l'incidence des pales, le centre de pous sée de ces dernières est prévu en arrière de l'axe de rotation, c'est-à-dire en arrière de l'axe du tube 25 sur lequel les pales sont montées.
Grâce au montage représenté notamment sur la fig. 3 pour le roulement à billes 100, le levier 14, le manchon 18 et le roulement 100 peuvent prendre une légère inclinaison transversale, dans le but d'obtenir une incli naison commandée de l'axe de l'appareil.
Le siège du pilote 26 et le réservoir 27 du moteur de propulsion 4 complètent l'amé nagement du fuselage.
La colonne cylindrique 23 est fixée au- dessus du fuselage par les supports tubu laires 28 (fig. 5 et 6). En un point déter miné de cette colonne est monté le moyeu 29, muni d'autant de bras 30 qu'il y a de pales sustentatrices; ce montage est réalisé par la rondelle d'appui 31, les roulements à billes 99 et 98, les entretoises 33, les écrous 35 et le chapeau 36. Ce moyeu 29 peut donc tour ner librement et avec un frottement très faible autour de la colonne cylindrique 23.
Dans chacun des bras 30 (fig. 3), incli nés sur l'horizontale dans le sens indiqué, vient s'emmancher un tube 25 formant l'ex- trémité d'une pale et relié à elle par une pièce de forme convenable 39; ce tube 25 passe à l'intérieur du roulement à rotule 38 maintenu dans les bras 30 par la butée 40 et l'écrou 41 avec contre-écrou. Une rondelle d'appui 42 et un jeu d'écrou avec contre- écrou 32 fixent le roulement à billes par rap port au tube 25, roulement (genre Duplex) qui est monté à rotule grâce aux surfaces sphériques 43.
La commande des gaz des moteurs 11 des pales s'effectue par le fil 13 de la pédale 10; ce fil entraîne le coulissement, le long des entretoises 33, du roulement à billes 34 et, à cet effet, il est attaché à la couronne in térieure 45 de ce roulement, dont la couronne extérieure 44 est reliée aux câbles 13a. Ceux- ci passent à l'intérieur des tubes 25 pour re joindre les moteurs 11; pour permettre ce montage, la couronne 45 comporte deux bras passant à travers des fentes ménagées dans les entretoises 33 et la colonne cylindrique 23.
Le combustible des moteurs 11 est con tenu dans des réservoirs 59 (fig. 7) logés dans les pales mêmes; l'alimentation des mo teurs est faite par la force centrifuge, ce qui supprime la nécessité d'une pompe spéciale.
Les pales 16 formant l'hélice sustenta- trice sont constituées comme des ailes d'aéro plane. Sur deux pales opposées ou sur toutes les quatre sont fixés les moteurs 11 qui com mandent chacun (fig. 4), la rotation de deux hélices tractives à pas contraires 46 et 47 tournant en sens inverses. Le moteur conduit dirctement, par le prolongement 48 du nez 49, l'hélice extérieure 47, dont le moyeu porte une couronne dentée 50 qui entraîne l'hélice intérieure 46 en sens contraire de son propre mouvement; cet entraînement est réalisé grâce aux pignons satellites 51 qui tournent fous sur les tourillons 52, à l'aide des roulements à billes 97 et se trouvent en prise avec la cou ronne dentée 53 fixée sur le moyeu de l'hélice intérieure 46.
Les tourillons 52 sont portés par le cylindre 54 emmanché dans la pièce 55 fixée au bord d'attaque de la pale 16, Des roulements à billes 96 et 95, maintenus par des rondelles 57, permettent la rotation du faux nez 48; l'hélice intérieure 46 tourne dans le manchon-support 54, également, par l'intermédiaire de deux roulements à billes 93 et 94.
A la partie supérieure de la colonne cy lindrique verticale 23 est fixée la couronne intérieure 56 d'un roulement à billes 60 sur la couronne extérieure 58 duquel sont fixés élastiquement les câbles 61 qui soutiennent les pales 16 quand elles sont au repos; ces pales sont, d'autre part, reliées élastiquement entre elles par des câbles 62 de façon à limi ter leur écartement.
De ce qui précède, il résulte que la sus tentation du nouvel appareil hélicoptère est obtenue par la rotation dans un sens conve nable des pales 16 autour de la colonne cy lindrique 23, cette rotation étant engendrée par le fonctionnement des hélices 46 et 47 actionnées par les moteurs 11. Grâce à l'ar ticulation individuelle des pales 16, la stabi lité de l'appareil est absolument automatique dans tous les sens et à tous les régimes de vol, l'appareil reprenant sa position normale une fois les efforts perturbateurs passés et ceci sans intervention du pilote.
En outre, par suite de leur poids, de leur diamètre et de leur vitesse angulaire, les pales de l'hélice susten- tatrice constituent un système gyroscopique des plus efficace qui s'oppose à toute varia tion rapide de leur plan de rotation, sans toutefois donner lieu aux inconvénients graves du même système gyroscopique à pales solidaires et rigidement fixées au moyeu commun; c'est dans le but de réduire la valeur de leur effet gyroscopique que les hélices 46, 47 sont à quatre pales, dont deux sont représentées fig. 1 et 2.
Le système de deux hélices tractives tour nant en sens inverse ne .donne lieu à aucune réaction d'importance sur le support 55 des pales 16 pendant leur rotation autour de la colonne cylindrique 23; en effet, ces deux hélices de poids et de vitesse angulaires égales et contraires provoquent des réactions en 3 sens inverse qui s'annulent sur le support 55.
Grâce à la commande de la variation si multanée et totale des pales, qui constitue la commande principale de l'appareil, l'angle d'incidence peut être réglé par le pilote pour donner le meilleur rendement à ce régime de sustentation comme aussi à tous les régimes de vol; les glissières 37 sont nécessaires pour permettre cette variation d'incidence, vu la longueur constante des tirants tubu laires 24. Cette commande pouvant être blo quée grâce au secteur denté 15, le pilote n'aura à l'employer que pendant la varia tion de régime de vol; au point fixe, le pi lote pourra lutter contre l'effort du vent en faisant fonctionner le moteur avant 4, au faible régime convenable.
Pour corriger l'effort de frottement des roulements à billes tendant à entraîner l'ap pareil dans le sens de rotation des pales, le gouvernail de direction est incliné dans le sens voulu par rapport à un plan vertical et c'est cette inclinaison qui est commandée par le manche à balai latéral 8. Les filets d'air refoulés par les pales 16 sont ainsi utilisés et suffisent complètement à compenser ce couple de rotation; on pourrait aussi employer une petite hélice spéciale à axe horizontal fixé près du gouvernail.
La montée ou la descente suivant la ver ticale sont obtenues par la variation, dans le sens convenable, soit de l'incidence totale des pales 16, soit de la puissance des mo teurs 11 desdites pales.
La translation horizontale de l'appareil est réalisée grâce au moteur de propulsion, actionnant, l'hélice 5; la sustentation étant toujours assurée par les moteurs 11 des pales, le moteur de propulsion n'aura à vaincre que la "traînée" des pales à l'avancement et les résistances nuisibles de l'appareil.
Comme le rendement de l'hélice susten- tatrice augmente avec la vitesse de transla tion, la puissance à fournir par les moteurs 11 sera plus faible qu'au point fixe, d'où il résulte une sécurité très appréciable dans la durée de fonctionnement des moteurs; on peut utiliser une partie de leur excédent de puissance en inclinant, grâce au gouvernail de profondeur, l'axe de l'appareil très légère ment sur l'avant. Pendant ce régime, les gou vernails de profondeur et de direction sont utilisables comme dans un aéroplane ordi naire; ce dernier, notamment, étant mobile à la fois autour d'un axe horizontal et d'un axe vertical.
La montée ou la descente sont obtenues par la combinaison de la poussée des pales 16 de l'hélice sustentatrice et de la traction de l'hélice-avant 5; le pilote n'aura qu'à agir principalement sur les deux pédales de gaz 9 et 10.
Le vol plané ou descente de l'appareil en cas de panne de tous les moteurs sera ob tenu grâce à la commande de la variation d'incidence à l'aide du manche à levier cen tral 14; l'incidence des pales sera diminuée jusqu'à la valeur positive ou négative néces saire pour obtenir la vitesse de descente vou lue par le pilote. Du fait de la chute, les pales 16 prennent un régime déterminé d'auto-rota tion dans le même sens qu'avant l'arrêt des moteurs 11. Ce vol plané pourra s'effectuer aussi bien suivant la verticale qu'oblique- ment, à la volonté du pilote.
L'appareil décrit présente, en outre, des particularités intéressantes.
a) La disposition des pales librement ar ticulées, non seulement assure la stabilité automatique dans tous les sens, ainsi que la possibilté du vol horizontal avec une seule hélice sustentatrice, mais elle permet aussi de construire les pales avec un poids bien inférieur à celui des ailes d'un aéroplane or dinaire. En effet, comme la poussée est équi librée par la composante normale (au plan de la pale) de la force centrifuge et la traînée par la- composante contenue dans son plan et perpendiculaire à l'axe des pales, il ne reste comme effort exercé sur celles-ci que la composante radiale de la, force centrifuge donnant lieu seulement à un effort de trac tion; les moments de flexion locaux le long de la pale sont négligeables.
Les pales pren dront donc, en vol, des inclinaisons au-dessus de l'horizontale et en arrière ou en avant de leur position au repos correspondant aux efforts de poussée et de traînée auxquels elles peuvent être soumises.
b) La disposition des commandes tubu laires 24 et des glissières 37 donne lieu, en translation, à une variation d'incidence dif férentielle des pales, absolument automa tique. En effet, une même pale en régime de translation est soumise, pendant un tour, à des efforts de poussée et de traînée varia bles passant par un maximum et un mini mum. Quand la poussée est maximum, l'in clinaison de la pale au-dessus de l'horizon tale tendra à augmenter, mais les tubes 24 agissant sur son bord d'attaque, ne lui per mettent une inclinaison plus grande qu'avec une diminution de son angle d'incidence. Dans la région où la poussée est minimum, le phénomène est inverse. Grâce à cette dispo sition, l'inclinaison des pales au-dessus ou au-dessous de leur position, réglée par le pilote, est limitée.
En outre, cette variation automatique de l'incidence des pales aug mente sensiblement le rendement du système sustentateur.
c) La disposition des divers moteurs ren dant indépendants les systèmes propulseur et sustentateur présente des avantages con sidérables, en tant que sécurité notamment, même sur les avions actuels, par la possi bilité de poursuivre le vol en cas de panne d'une grande partie de la puissance motrice disponible. En effet, l'arrêt du moteur de propulsion 4 n'empêche pas la translation de s'effectuer, mais à une vitesse plus faible, naturellement. Il suffira au pilote d'agir sur le gouvernail de profondeur et d'incliner d'une valeur convenable l'axe de l'appareil et conséquemment de l'hélice sustentatrice, pour que celle-ci devienne à la fois propul sive et sustentatrice.
d) L'arrêt des moteurs des pales n'em pêche pas, non plus, la translation à faible allure. En inclinant l'axe de l'appareil en ar- rière de la verticale et en donnant aux pales l'incidence convenable, le pilote peut mettre l'hélice sustentatrice en régime d'auto-rota tion, le vent, du fait de cette translation, fournissant l'énergie nécessaire pour assu rer la rotation des pales dans le même sens et donner ainsi la poussée. Seulement, en cas d'arrêt de tous les moteurs, et cela est diffi cile à prévoir, le pilote sera obligé d'atterrir en vol plané vertical ou oblique, à sa vo lonté.
On voit, ainsi, que l'appareil établi con formément à l'invention satisfait à toutes les conditions exigées d'un hélicoptère indus triel, et qu'il présente, en outre, des avan tages de sécurité, de stabilité automatique, d'économie, de poids et de facilité de pilo tage, supérieurs aux avions actuels. Ses qualités de simplicité sont comparables à cel les des aéroplanes, ce qui, au point de vue industriel, est d'un intérêt primordial.
Bien entendu, l'invention n'est pas limi tée aux détails de construction décrits ou représentés et il est possible d'y apporter toutes les modifications qui n'en altèrent pas le principe.
Ainsi, les hélices 46 et 47 et le différen tiel les reliant peuvent être supprimés en cas d'emploi de moteurs à réaction directe; les pales peuvent être biplanes ou multiples. avec ou sans liaison entre les différents plans et en nombre supérieur ou inférieur à qua tre. De même, les tubes de commande 24 peu vent être avantageusement remplacés par une double commande par câbles, à condition de modifier la disposition de détail. Enfin, au lieu d'un moteur par chaque pale, on peut en prévoir deux, l'un près du bord d'attaque et l'autre près du bord de fuite, attaquant chacun une seule hélice et supprimant, de ce fait, le différentiel.