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Perfectionnements aux appareils de commande pour aéroplanes et autres engins dirigeables.
La présente Invention concerne les systèmes de comman- de automatiques pour aéroplanes et autres engins dirigeables ( qui sont compris dans la suite dans le terme " aéroplane" lorsque le contexte le permet) et plus particulièrement les moyens de commander les ailerons ou autres organes de com- mande latérale d'un aéroplane.
Il a été proposé antérieurement :le commander les mouvements latéraux d'un aéroplane Par les ailerons, par l'emploi 3'un gyroscope dont l'axe de rotor est vertical, mais il a ete difficile de déterminer la verticale avec suffisamment :le précision par ce moyen.
Il a été proposé également :le commander les mouve- ments latéraux 3'un aéroplane par les ailerons au moyen d'un gyroscope pendulaire monté de façon universelle dans lequel
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le rotor tourne autour d'un a xe horizontal s'étendant trans- versalement à l'aéroplane. Dans cette proposition antérieure ls gyroscope commandait également le gouvernail :le l' aé ro- plane :le telle manière que tout déplacement de l'axe de ro- tation du rotor à partir d'une direction transversale dé- terminée avait pour résultat un mouvement :la gouvernail.
Avec cette disposition le gyroscope est seulement en équilibre lorsque son axe -,le rotation s'étend transversalement à l'aé- roplane, de sorte lue l'axe de rotation doit suivre les mou- vements de l eero@ @ane. Avec cet appareil anterieur un moyen commande à la main est pr@vu pour appliquer un couple au gyroscope pour combattre toute tendance de l'axe :le rotation a effectuer une précession autour de l'axe longitudinal de l' aéroplane.
Ce moyen n'est pas automatique et s'il n'est pas correctement règle il n'empêche pas la précession du gy- roscope de se produire avec cette conséquence que l'aéroplane vole suivant une course rectiligne avec une inclinaison non désirée.
Le but :le la présente invention est ;,le fournir un sys- tème :le commande perfectionné du tye indiqué dans le para- graphe précédent, dans lequel un moyen automatique est prévu pour empêcher l'axe de rotation de dévier :le l'horizontale et pour obliger cet axe à suivre les mouvements :le l'aéro- plane lorsque ce dernier tourne autour d'un axe vertical.
Suivant @@ presente invention l'appareil our comman- der les mouvements latéraux d'un aéroplane comprend un gy- roscope pendulaire dont le rotor est monté de façon à tour- ner, autour d'un axe horizontal transversal à l'aéroplane, dans un anneau intérieur pivotant sur un axe vertical dans un anneau extérieur qui à son tour pivote autour d'un axe horizontal s' étendant longitudinalement 1'engin, et le gyroscope à son centre de gravité sous sonaxe :le rotation et est disposé :
le façon à actionner les ailerons de l'aéro-
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plane en concordance avec le mouvement de l'axe de rotation dans un plan vertical mais non à commander le gouvernail ou l'élévateur de l'aéroplane. En outre suivant la présente invention,
le moment du gyroscope et la force angulaire d'im- pulsion de son rotor ont une relation telle par rapport à la vitesse vers l'avant de l'aéroplane que lorsque l'aéro- plane se meut suivant une course incurvée le gyroscope ef- fectue une précession en aimuth sous l'influence de la force centrifuge avec sensiblement la même vitesse angulaire que celle du virage de l'aéroplane et on a prévu un moyen tendant à maintenir l'anneau intérieur et l'agneau extérieur l'un dans une relation angulaire déterminée/par rapport à l'autre et par rapport à l'aéroplane. De préférence ce moyen com- prend un dispositif tel qu'un ressort disposé de facon à appliquer un couple %Il l'anneau intérieur lorsque ce dernier se déplace par rapport à 1.' anneau extérieur autour de son axe de
pivotement, et dans la direction opposée à celle du mouvement, et un mécanisme fonctionnant sous l'effet du déplacement relatif entre l'anneau intérieur et l'anneau extérieur pour appliquer à l' anneau extérieur un couple proportionnel au déplacement.
Une forme de réalisation de l'appareil suivant la présente invention est représentée plus ou moins schémati- quement et à titre d'exemple auxdessins annexés dans les- quels les fig. 1 et 2 sont respectivement des vues en élé- vation de côté et de face d'un gyroscope actionné par l'air, monté de façon universelle, pour commander les mouvements de roulis 1'un a@r@plane. Le moyen d'actionnât le gyroscope n'est pas représenté mais peut être construit suivant @@'im- porte luelle forme appropriée.
Dans la construction représentée,le gyroscope com- prend un rotor 1 dont l'axe de rotation 2 est horizontal et est placé en travers de l' aéroplane. L'anneau de balancier @
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intérieur est monte au moyen :le ivots verticaux 4 dans un anneau :le balancier extérieur 5 dont leplan est ortho-
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ganal L,:r rF3.L.ort x l'rmnenu :le bulnncier lnL(.ri>7ur et ¯ 1r conséquent vertical.
L'anneau de balancier extérieur 5 est porté par des pivots 6 dans la direction l'avant en arrière,
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suivant l'axe :le roulis de 11 aéroplane, dans un cbâsqissui- veur 7 'lui est monté sur des paliers ordinaires 8 ( é6a- lement sur T'axe de roulis) sur une plèce @ coulée prini- pale ou une plaque de base ? lui est fixée à l'aéroplane.
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Un t.oi3.^. 1 est attaché rigidenent 1' innezm extérieur ;le balancier 5 et orté par celui-ii, 3e telle façon que le centre de gravité du système :le gyroscope se trouve en- dessous :la l'axe de suspension 6, s'étendant d' avant en ar- rière,. du cercle de balancier extérieur. La fonction, du
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poids conjointement avec il autres Iëces décrites ci-a.rés est de permettre au gyroscope de définir un plan vertical de la manière lui sera expliquée.
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Une sourape è 1 iSton 13 située dans un cylinire :le soupape 11 lui estattaché à un prolongement 12 ie l'anneau
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extérieur :le balancier 5, est sensible au louve:'1ent relatif entre l' anneau extérieur et l'anneau intérieur et sert à déceler ce mO'lvelent. Tja çouLa..e à piston 13 est re'-1" e =.ar lJnf1 bi.cl10 , 1 4 i 1 ' ?nn>T,<,i -1'1 t2-tnci.or inf.urienr 3 et 1r, mouvement relatif entre l'anneau intérieur et ''.'anneau ex- térieur oblige la soupape en piston 13 à admettre de l'air comprimé par l'un ou l'autre des conduits 15 et 16, vers un
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cylindre ie .i::'recession 17.
:le Le cylinàre/ récession 17, Lui est monté sur le pro- longement 12 :le l' annz ai de baLancier Pxt rieur 5 contient un piston de précession 18 iui est relié @ar une bielle 19 au châssis suiveur 7. Le piston de procession 18 est disposé de façon à être capable d'appliquer un couple autour de l'axe
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6, s'étendant d'avant en arrière, .e l'ann'3au extérieur entre
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l'anneau extérieur et le châssis suiveur 7, Ce couple est commandé à la fois en grandeur et en signe par le fonctionne- ment de la soupape à piston 13.
Un ressort hifurque 20 monté sur le prolongement 12 :le l' anneau extérieur 5 vient en rise avec une butée sur la soupape à piston 13 et est destiné à appliquer une réac- tion de couple de rappel entre les anneaux de balancier lors- que l'anneau intérieur est déplacé de sa position orthogonale normale par rapport à l'anneau extérieur de balancier.
Au moyen du mécanisme décrit ci-dessus, l'anneau ex- térieur de balancier 5 est maintenu dans le plan vertical d' une manière ,lui sera décrite dans la suite.
Le système :le gyroscope est employé pour commander les ailerons de l'aéroplane par le fait qu'on relie l'anneau de balancier extérieur 5, au moyen d'une bielle 21, à une sou- pape en piston @2 fonctionnant dans un cylindre de soupape 23 attaché rigidement au châssis suiveur 7. Le mouvement relatif entre la soupape en piston 22 et le cylindre de sou- pape 23 ob Lige de l'air comprimé -lui est fourni au cylindre de soupape par un conduit flexible 24 à être admis, par l'un ou l'autre des deux conduits flexibles 25 et 26 à l'extrémité appropriée d'un cylindre de servo-moteur 27 qui est fixé surl'aéroplane et contient un piston à double effet. La tige de piston 28 du servo-moteur est reliée d'une manière appro- priée quelconque aux ailerons.
Lors du fonctionnement de la disposition, un mouvement relatif autour de l'axe longitudinal 6 entre l'aéroplane et le système de gyroscope oblige la sou-= pape 22 à admettre de l'air comprimé dans l'une ou l'autre extrémiéé du cylindre de servo-moteur de façon à appliquer des mouvements de correction 'aux ailerons pour commander les mouvements de rougis de l' aé roplane. En vue d'obtenir un effet de succession dans lequel les mouvements des ailerons sont commandés luantitativement par le déplacement de l'anneau ex- térieur de balancier par rapport à l'aéroplane, la tige du
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fiston 28 du servo-moteur est relire iar un levier 28, @ui est articulé sur l'aéroplane, au châssis suiveur 7 :
le telle manière que le mouvement de la tige 28 produit une rotation du châssis suiveurautour :le ses paliers longitudinaux 8.
Si l'on considère l'emploi au mécanisme décrit ci- dessus pendant un vol rectiligne non accéléré, on supposera que l'anneau extérieur de balancier 5, pourvu d'un poids en pendule est écarté du plan verticaL. Le poids pendulaire 10 produit alors un couple de pesanteur autour :le l'axe longi- tudinal 6 :le l'anneau extérieur :le balancier et ce couple oblige le rotor du gyroscope ainsi lue l'anneau intérieur à effectuer une précession en a@imuth.
La pression :le l'anneau intérieur :le balancier 3 en azimuth par rapport à l'anneau extérieur :le balancier 5 ac- tionne la soupape en piston 13 et oblige ainsi le piston :le procession 18 à appliquer une réaction :le couple entre le châssis suiveur 7 et l'anneau extérieur 5, dans un sens tel que ce souple s'oppose au couple de pesanteur dû au poids pendulaire 10. La précession azimuthale de l'annaau de balancier intérieur 3 est ainsi limitée au petit angle pour lequel le déplacement des pièces :le soupape 11 et 13 suffit pour obliger le piston :le précession 18 à appliquer la réaction appropriée comme on l'a décrit ci-dessus.
Outre la succession d'opérations décrites au paragra- phe précédant,la précession :le !.'anneau de balancier inté- rieur 3 en azimuth oblige le mécanisme à ressort 30 à appli- quer un ijetit couple :le rappel autour :le, l'axe vertical-4 de l'anneau de balancier intérieur. Ce couple produit une précession ::le l'anneau extérieur :le balancier 5 autour :le son axe longitudinal 6, ce lui ramené l'an@au exterieur et le poids pendulaire :le nouv@au dans le plan vertical.
De cette manière, si l'anneau :le balancier extérieur est déplacé dans l'une ou l'autre direction, il revient graduellement au plan vertical.
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Si l'on considère les forces agissant sur le poids pendulaire 10 pendant un vol constamment incurvé on voit qu'outre la force de la pesanteur il y a également une force centrifuge qui exerce un couple autour de l'axe longi- tudinal 6 de l'anneau extérieur. Ce couple, qui est pro- portionnel à la vitesse d' avancement et au degré :le virage :le l'aéroplane, provoque une récession du rotor de gyros- cope 1 et de l'anneau intérieur de balancier 3 en azimtth.
La relation entre le moment du poids, la force d'impulsion angulaire du rotor de gyroscope et la vitesse vers l'avant de l'aéroplane est par conséquent choisie de façon appro- priée telle que la vitesse de précession de l'anneau de balancier intérieur 3, due à la force centrifuge agissant sur le poids 10 est égale à la vitesse de virage de l'aé- roplane et par conséquent aucn déplacement relatif ne se produira. De cette panière, si l'anneau de balancier exté- ' rieur 5 se. trouve dans le plan vertical, il n'est pas dé- ,.lacé de ce plan par l'action de la force centrifuge pendant un virage.
Le mécanisme décrit ci-dessus obligera l'aéroplane tes se à voler suivant un traj et incurvé sans inclinaison. Si la vi- d'avancement de l'aéroplane n'est pas en relation correcte avec le moment du poids 10 et la force d'impulsion angu- laire du rotor, le rotor et l'anneau intérieur effectuent un mouvement de procession à une vitesse différente de la vitesse angulaire de l'aéroplane et l'anneau intérieur est déplacé de l'anneau extérieur. Ceci a pour résultat un mou- vement de la soupape en piston 13 et le moteur de préces- un couple sion 17,18 appliquera/à l'anneau extérieur de façon à l'obliger à effectuer une précession. Ceci modifie le champ total d'accélération agissant sur le poids 10 par l'intro- duction d'une composante de pesanteur.
La précessiom conti- nue jusqu'à ce que le couple dû au champ d'accélération
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total soit exactement celui requis pour provoquer la pré- cession de l'anneau intérieur du rotor à la même vitesse que l'anneau extérieur possède en tournant avec l'aéroplane.
L'axe :le rotor 2 s'est maintenant écarté :le l'ho- rizontale de sorte que l'aéroplane est incliné. L'amplitude de l'inclinaison est très petite et reste constante pendant un vol incurvé soutenu. Lorsque l'aéroplane est de nouveau soustrait au vol incurvé pour revenir au vol rectiligne, l'ap% pareil agit pour ramener le gyroscope dans sa position nor- male avec l'axe :le rotation 2 horizontal :
le la manière de cri- te précédemment. La présente invention est destinée à obliger l'aéroplane à voler à plat ( c'est-à-dire sans inclin@@ison) dans toutes les conditions. L'appareil pourrait toutefois être modifié de façon lue l'aéroplane soit incliné :le-la quantité voulue dans le vol en courbe par le fait qu'on pré- voit un moyen d'appliquer un couple entre le chassais sui- veur 7 et l'anneau extérieur 5, couple Lui est proportionnel la vitesse angulaire à laquelle l'@@roplane tourne.
En modifiant l'effet du cha@p d'accélération sur le gyroscope ce couple provo quera la précession :le l' anneau intérieur 3 par rapport à l'anneau extérieur 5, ce lui à son tour provo- :tuera la précession de l'anneau extérieur et une précession :le l'axe :le rotor dans un lan vertical, L'axe de rotor 2 serait alors déplace :le l'horizontale pendant le vol en cour- be et l'aéroplane serait incliné.
Revendications.
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